47a0fbf224b21931d849accc8bf33ee7676ad1b0
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include "sched.h"
24
25 /*
26  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
27  *
28  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
29  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
30  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
31  * based scheduling concepts.
32  *
33  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
34  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
35  *
36  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
37  */
38 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
39 static unsigned int normalized_sysctl_sched_latency     = 6000000ULL;
40
41 /*
42  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
43  *
44  * Options are:
45  *
46  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
47  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
48  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
49  *
50  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
51  */
52 unsigned int sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
53
54 /*
55  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
56  *
57  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
58  */
59 unsigned int sysctl_sched_min_granularity                       = 750000ULL;
60 static unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity     = 750000ULL;
61
62 /*
63  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
64  */
65 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
66
67 /*
68  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
69  * parent will (try to) run first.
70  */
71 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
72
73 /*
74  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
75  *
76  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
77  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
78  * have immediate wakeup/sleep latencies.
79  *
80  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
81  */
82 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity                    = 1000000UL;
83 static unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity  = 1000000UL;
84
85 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
86
87 int sched_thermal_decay_shift;
88 static int __init setup_sched_thermal_decay_shift(char *str)
89 {
90         int _shift = 0;
91
92         if (kstrtoint(str, 0, &_shift))
93                 pr_warn("Unable to set scheduler thermal pressure decay shift parameter\n");
94
95         sched_thermal_decay_shift = clamp(_shift, 0, 10);
96         return 1;
97 }
98 __setup("sched_thermal_decay_shift=", setup_sched_thermal_decay_shift);
99
100 #ifdef CONFIG_SMP
101 /*
102  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
103  */
104 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
105 {
106         return -cpu;
107 }
108
109 /*
110  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity.
111  *
112  * (default: ~20%)
113  */
114 #define fits_capacity(cap, max) ((cap) * 1280 < (max) * 1024)
115
116 /*
117  * The margin used when comparing CPU capacities.
118  * is 'cap1' noticeably greater than 'cap2'
119  *
120  * (default: ~5%)
121  */
122 #define capacity_greater(cap1, cap2) ((cap1) * 1024 > (cap2) * 1078)
123 #endif
124
125 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
126 /*
127  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
128  * each time a cfs_rq requests quota.
129  *
130  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
131  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
132  * we will always only issue the remaining available time.
133  *
134  * (default: 5 msec, units: microseconds)
135  */
136 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
137 #endif
138
139 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
140 {
141         lw->weight += inc;
142         lw->inv_weight = 0;
143 }
144
145 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
146 {
147         lw->weight -= dec;
148         lw->inv_weight = 0;
149 }
150
151 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
152 {
153         lw->weight = w;
154         lw->inv_weight = 0;
155 }
156
157 /*
158  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
159  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
160  * to users decreases. But the relationship is not linear,
161  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
162  * number of CPUs.
163  *
164  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
165  */
166 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
167 {
168         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
169         unsigned int factor;
170
171         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
172         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
173                 factor = 1;
174                 break;
175         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
176                 factor = cpus;
177                 break;
178         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
179         default:
180                 factor = 1 + ilog2(cpus);
181                 break;
182         }
183
184         return factor;
185 }
186
187 static void update_sysctl(void)
188 {
189         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
190
191 #define SET_SYSCTL(name) \
192         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
193         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
194         SET_SYSCTL(sched_latency);
195         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
196 #undef SET_SYSCTL
197 }
198
199 void __init sched_init_granularity(void)
200 {
201         update_sysctl();
202 }
203
204 #define WMULT_CONST     (~0U)
205 #define WMULT_SHIFT     32
206
207 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
208 {
209         unsigned long w;
210
211         if (likely(lw->inv_weight))
212                 return;
213
214         w = scale_load_down(lw->weight);
215
216         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
217                 lw->inv_weight = 1;
218         else if (unlikely(!w))
219                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
220         else
221                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
222 }
223
224 /*
225  * delta_exec * weight / lw.weight
226  *   OR
227  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
228  *
229  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
230  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
231  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
232  *
233  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
234  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
235  */
236 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
237 {
238         u64 fact = scale_load_down(weight);
239         u32 fact_hi = (u32)(fact >> 32);
240         int shift = WMULT_SHIFT;
241         int fs;
242
243         __update_inv_weight(lw);
244
245         if (unlikely(fact_hi)) {
246                 fs = fls(fact_hi);
247                 shift -= fs;
248                 fact >>= fs;
249         }
250
251         fact = mul_u32_u32(fact, lw->inv_weight);
252
253         fact_hi = (u32)(fact >> 32);
254         if (fact_hi) {
255                 fs = fls(fact_hi);
256                 shift -= fs;
257                 fact >>= fs;
258         }
259
260         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
261 }
262
263
264 const struct sched_class fair_sched_class;
265
266 /**************************************************************
267  * CFS operations on generic schedulable entities:
268  */
269
270 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
271
272 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
273 #define for_each_sched_entity(se) \
274                 for (; se; se = se->parent)
275
276 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
277 {
278         if (!path)
279                 return;
280
281         if (cfs_rq && task_group_is_autogroup(cfs_rq->tg))
282                 autogroup_path(cfs_rq->tg, path, len);
283         else if (cfs_rq && cfs_rq->tg->css.cgroup)
284                 cgroup_path(cfs_rq->tg->css.cgroup, path, len);
285         else
286                 strlcpy(path, "(null)", len);
287 }
288
289 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
290 {
291         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
292         int cpu = cpu_of(rq);
293
294         if (cfs_rq->on_list)
295                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
296
297         cfs_rq->on_list = 1;
298
299         /*
300          * Ensure we either appear before our parent (if already
301          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
302          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
303          * reduces this to two cases and a special case for the root
304          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
305          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
306          * to a tree or when we reach the top of the tree
307          */
308         if (cfs_rq->tg->parent &&
309             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
310                 /*
311                  * If parent is already on the list, we add the child
312                  * just before. Thanks to circular linked property of
313                  * the list, this means to put the child at the tail
314                  * of the list that starts by parent.
315                  */
316                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
317                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
318                 /*
319                  * The branch is now connected to its tree so we can
320                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
321                  * list.
322                  */
323                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
324                 return true;
325         }
326
327         if (!cfs_rq->tg->parent) {
328                 /*
329                  * cfs rq without parent should be put
330                  * at the tail of the list.
331                  */
332                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
333                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
334                 /*
335                  * We have reach the top of a tree so we can reset
336                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
337                  */
338                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
339                 return true;
340         }
341
342         /*
343          * The parent has not already been added so we want to
344          * make sure that it will be put after us.
345          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
346          * where we will add parent.
347          */
348         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
349         /*
350          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
351          * of the branch
352          */
353         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
354         return false;
355 }
356
357 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
358 {
359         if (cfs_rq->on_list) {
360                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
361
362                 /*
363                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
364                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
365                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
366                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
367                  * at the end of the enqueue.
368                  */
369                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
370                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
371
372                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
373                 cfs_rq->on_list = 0;
374         }
375 }
376
377 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
378 {
379         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
380 }
381
382 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
383 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
384         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
385                                  leaf_cfs_rq_list)
386
387 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
388 static inline struct cfs_rq *
389 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
390 {
391         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
392                 return se->cfs_rq;
393
394         return NULL;
395 }
396
397 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
398 {
399         return se->parent;
400 }
401
402 static void
403 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
404 {
405         int se_depth, pse_depth;
406
407         /*
408          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
409          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
410          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
411          * parent.
412          */
413
414         /* First walk up until both entities are at same depth */
415         se_depth = (*se)->depth;
416         pse_depth = (*pse)->depth;
417
418         while (se_depth > pse_depth) {
419                 se_depth--;
420                 *se = parent_entity(*se);
421         }
422
423         while (pse_depth > se_depth) {
424                 pse_depth--;
425                 *pse = parent_entity(*pse);
426         }
427
428         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
429                 *se = parent_entity(*se);
430                 *pse = parent_entity(*pse);
431         }
432 }
433
434 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
435
436 #define for_each_sched_entity(se) \
437                 for (; se; se = NULL)
438
439 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
440 {
441         if (path)
442                 strlcpy(path, "(null)", len);
443 }
444
445 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
446 {
447         return true;
448 }
449
450 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
451 {
452 }
453
454 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
455 {
456 }
457
458 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
459                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
460
461 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
462 {
463         return NULL;
464 }
465
466 static inline void
467 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
468 {
469 }
470
471 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
472
473 static __always_inline
474 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
475
476 /**************************************************************
477  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
478  */
479
480 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
481 {
482         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
483         if (delta > 0)
484                 max_vruntime = vruntime;
485
486         return max_vruntime;
487 }
488
489 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
490 {
491         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
492         if (delta < 0)
493                 min_vruntime = vruntime;
494
495         return min_vruntime;
496 }
497
498 static inline bool entity_before(struct sched_entity *a,
499                                 struct sched_entity *b)
500 {
501         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
502 }
503
504 #define __node_2_se(node) \
505         rb_entry((node), struct sched_entity, run_node)
506
507 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
508 {
509         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
510         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
511
512         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
513
514         if (curr) {
515                 if (curr->on_rq)
516                         vruntime = curr->vruntime;
517                 else
518                         curr = NULL;
519         }
520
521         if (leftmost) { /* non-empty tree */
522                 struct sched_entity *se = __node_2_se(leftmost);
523
524                 if (!curr)
525                         vruntime = se->vruntime;
526                 else
527                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
528         }
529
530         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
531         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
532 #ifndef CONFIG_64BIT
533         smp_wmb();
534         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
535 #endif
536 }
537
538 static inline bool __entity_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
539 {
540         return entity_before(__node_2_se(a), __node_2_se(b));
541 }
542
543 /*
544  * Enqueue an entity into the rb-tree:
545  */
546 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
547 {
548         rb_add_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline, __entity_less);
549 }
550
551 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
552 {
553         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
554 }
555
556 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
557 {
558         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
559
560         if (!left)
561                 return NULL;
562
563         return __node_2_se(left);
564 }
565
566 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
567 {
568         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
569
570         if (!next)
571                 return NULL;
572
573         return __node_2_se(next);
574 }
575
576 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
577 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
578 {
579         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
580
581         if (!last)
582                 return NULL;
583
584         return __node_2_se(last);
585 }
586
587 /**************************************************************
588  * Scheduling class statistics methods:
589  */
590
591 int sched_update_scaling(void)
592 {
593         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
594
595         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
596                                         sysctl_sched_min_granularity);
597
598 #define WRT_SYSCTL(name) \
599         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
600         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
601         WRT_SYSCTL(sched_latency);
602         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
603 #undef WRT_SYSCTL
604
605         return 0;
606 }
607 #endif
608
609 /*
610  * delta /= w
611  */
612 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
613 {
614         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
615                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
616
617         return delta;
618 }
619
620 /*
621  * The idea is to set a period in which each task runs once.
622  *
623  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
624  * this period because otherwise the slices get too small.
625  *
626  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
627  */
628 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
629 {
630         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
631                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
632         else
633                 return sysctl_sched_latency;
634 }
635
636 /*
637  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
638  * proportional to the weight.
639  *
640  * s = p*P[w/rw]
641  */
642 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
643 {
644         unsigned int nr_running = cfs_rq->nr_running;
645         u64 slice;
646
647         if (sched_feat(ALT_PERIOD))
648                 nr_running = rq_of(cfs_rq)->cfs.h_nr_running;
649
650         slice = __sched_period(nr_running + !se->on_rq);
651
652         for_each_sched_entity(se) {
653                 struct load_weight *load;
654                 struct load_weight lw;
655
656                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
657                 load = &cfs_rq->load;
658
659                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
660                         lw = cfs_rq->load;
661
662                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
663                         load = &lw;
664                 }
665                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
666         }
667
668         if (sched_feat(BASE_SLICE))
669                 slice = max(slice, (u64)sysctl_sched_min_granularity);
670
671         return slice;
672 }
673
674 /*
675  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
676  *
677  * vs = s/w
678  */
679 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
680 {
681         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
682 }
683
684 #include "pelt.h"
685 #ifdef CONFIG_SMP
686
687 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
688 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
689 static unsigned long capacity_of(int cpu);
690
691 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
692 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
693 {
694         struct sched_avg *sa = &se->avg;
695
696         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
697
698         /*
699          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
700          * they get a chance to stabilize to their real load level.
701          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
702          * nothing has been attached to the task group yet.
703          */
704         if (entity_is_task(se))
705                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
706
707         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
708 }
709
710 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
711
712 /*
713  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
714  * based on the cfs_rq's current util_avg:
715  *
716  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
717  *
718  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
719  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
720  * as when the series is a harmonic series.
721  *
722  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
723  * only 1/2 of the left utilization budget:
724  *
725  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
726  *
727  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
728  *
729  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
730  * the beginning would be like:
731  *
732  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
733  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
734  *
735  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
736  * if util_avg > util_avg_cap.
737  */
738 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
739 {
740         struct sched_entity *se = &p->se;
741         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
742         struct sched_avg *sa = &se->avg;
743         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
744         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
745
746         if (cap > 0) {
747                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
748                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
749                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
750
751                         if (sa->util_avg > cap)
752                                 sa->util_avg = cap;
753                 } else {
754                         sa->util_avg = cap;
755                 }
756         }
757
758         sa->runnable_avg = sa->util_avg;
759
760         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
761                 /*
762                  * For !fair tasks do:
763                  *
764                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
765                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
766                 switched_from_fair(rq, p);
767                  *
768                  * such that the next switched_to_fair() has the
769                  * expected state.
770                  */
771                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
772                 return;
773         }
774
775         attach_entity_cfs_rq(se);
776 }
777
778 #else /* !CONFIG_SMP */
779 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
780 {
781 }
782 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
783 {
784 }
785 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
786 {
787 }
788 #endif /* CONFIG_SMP */
789
790 /*
791  * Update the current task's runtime statistics.
792  */
793 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
794 {
795         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
796         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
797         u64 delta_exec;
798
799         if (unlikely(!curr))
800                 return;
801
802         delta_exec = now - curr->exec_start;
803         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
804                 return;
805
806         curr->exec_start = now;
807
808         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
809                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
810
811         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
812         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
813
814         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
815         update_min_vruntime(cfs_rq);
816
817         if (entity_is_task(curr)) {
818                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
819
820                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
821                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
822                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
823         }
824
825         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
826 }
827
828 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
829 {
830         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
831 }
832
833 static inline void
834 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
835 {
836         u64 wait_start, prev_wait_start;
837
838         if (!schedstat_enabled())
839                 return;
840
841         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
842         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
843
844         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
845             likely(wait_start > prev_wait_start))
846                 wait_start -= prev_wait_start;
847
848         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
849 }
850
851 static inline void
852 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
853 {
854         struct task_struct *p;
855         u64 delta;
856
857         if (!schedstat_enabled())
858                 return;
859
860         /*
861          * When the sched_schedstat changes from 0 to 1, some sched se
862          * maybe already in the runqueue, the se->statistics.wait_start
863          * will be 0.So it will let the delta wrong. We need to avoid this
864          * scenario.
865          */
866         if (unlikely(!schedstat_val(se->statistics.wait_start)))
867                 return;
868
869         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
870
871         if (entity_is_task(se)) {
872                 p = task_of(se);
873                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
874                         /*
875                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
876                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
877                          * prior to migration.
878                          */
879                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
880                         return;
881                 }
882                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
883         }
884
885         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
886                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
887         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
888         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
889         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
890 }
891
892 static inline void
893 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
894 {
895         struct task_struct *tsk = NULL;
896         u64 sleep_start, block_start;
897
898         if (!schedstat_enabled())
899                 return;
900
901         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
902         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
903
904         if (entity_is_task(se))
905                 tsk = task_of(se);
906
907         if (sleep_start) {
908                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
909
910                 if ((s64)delta < 0)
911                         delta = 0;
912
913                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
914                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
915
916                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
917                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
918
919                 if (tsk) {
920                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
921                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
922                 }
923         }
924         if (block_start) {
925                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
926
927                 if ((s64)delta < 0)
928                         delta = 0;
929
930                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
931                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
932
933                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
934                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
935
936                 if (tsk) {
937                         if (tsk->in_iowait) {
938                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
939                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
940                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
941                         }
942
943                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
944
945                         /*
946                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
947                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
948                          * amount of time that the task spent sleeping:
949                          */
950                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
951                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
952                                                 (void *)get_wchan(tsk),
953                                                 delta >> 20);
954                         }
955                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
956                 }
957         }
958 }
959
960 /*
961  * Task is being enqueued - update stats:
962  */
963 static inline void
964 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
965 {
966         if (!schedstat_enabled())
967                 return;
968
969         /*
970          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
971          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
972          */
973         if (se != cfs_rq->curr)
974                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
975
976         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
977                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
978 }
979
980 static inline void
981 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
982 {
983
984         if (!schedstat_enabled())
985                 return;
986
987         /*
988          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
989          * waiting task:
990          */
991         if (se != cfs_rq->curr)
992                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
993
994         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
995                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
996                 unsigned int state;
997
998                 /* XXX racy against TTWU */
999                 state = READ_ONCE(tsk->__state);
1000                 if (state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1001                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1002                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1003                 if (state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1004                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1005                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1006         }
1007 }
1008
1009 /*
1010  * We are picking a new current task - update its stats:
1011  */
1012 static inline void
1013 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1014 {
1015         /*
1016          * We are starting a new run period:
1017          */
1018         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1019 }
1020
1021 /**************************************************
1022  * Scheduling class queueing methods:
1023  */
1024
1025 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1026 /*
1027  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1028  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1029  * numa_balancing_scan_size.
1030  */
1031 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1032 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1033
1034 /* Portion of address space to scan in MB */
1035 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1036
1037 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1038 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1039
1040 struct numa_group {
1041         refcount_t refcount;
1042
1043         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1044         int nr_tasks;
1045         pid_t gid;
1046         int active_nodes;
1047
1048         struct rcu_head rcu;
1049         unsigned long total_faults;
1050         unsigned long max_faults_cpu;
1051         /*
1052          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1053          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1054          * more by CPU use than by memory faults.
1055          */
1056         unsigned long *faults_cpu;
1057         unsigned long faults[];
1058 };
1059
1060 /*
1061  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1062  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1063  */
1064 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1065 {
1066         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1067                 (lockdep_is_held(__rq_lockp(task_rq(p))) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1068 }
1069
1070 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1071 {
1072         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1073 }
1074
1075 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1076 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1077
1078 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1079 {
1080         unsigned long rss = 0;
1081         unsigned long nr_scan_pages;
1082
1083         /*
1084          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1085          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1086          * on resident pages
1087          */
1088         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1089         rss = get_mm_rss(p->mm);
1090         if (!rss)
1091                 rss = nr_scan_pages;
1092
1093         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1094         return rss / nr_scan_pages;
1095 }
1096
1097 /* For sanity's sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1098 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1099
1100 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1101 {
1102         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1103         unsigned int scan, floor;
1104         unsigned int windows = 1;
1105
1106         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1107                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1108         floor = 1000 / windows;
1109
1110         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1111         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1112 }
1113
1114 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1115 {
1116         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1117         unsigned long period = smin;
1118         struct numa_group *ng;
1119
1120         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1121         rcu_read_lock();
1122         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1123         if (ng) {
1124                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1125                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1126
1127                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1128                 period *= shared + 1;
1129                 period /= private + shared + 1;
1130         }
1131         rcu_read_unlock();
1132
1133         return max(smin, period);
1134 }
1135
1136 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1137 {
1138         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1139         unsigned long smax;
1140         struct numa_group *ng;
1141
1142         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1143         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1144
1145         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1146         ng = deref_curr_numa_group(p);
1147         if (ng) {
1148                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1149                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1150                 unsigned long period = smax;
1151
1152                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1153                 period *= shared + 1;
1154                 period /= private + shared + 1;
1155
1156                 smax = max(smax, period);
1157         }
1158
1159         return max(smin, smax);
1160 }
1161
1162 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1163 {
1164         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1165         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1166 }
1167
1168 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1169 {
1170         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1171         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1172 }
1173
1174 /* Shared or private faults. */
1175 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1176
1177 /* Memory and CPU locality */
1178 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1179
1180 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1181 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1182
1183 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1184 {
1185         struct numa_group *ng;
1186         pid_t gid = 0;
1187
1188         rcu_read_lock();
1189         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1190         if (ng)
1191                 gid = ng->gid;
1192         rcu_read_unlock();
1193
1194         return gid;
1195 }
1196
1197 /*
1198  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1199  * occupy the first half of the array. The second half of the
1200  * array is for current counters, which are averaged into the
1201  * first set by task_numa_placement.
1202  */
1203 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1204 {
1205         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1206 }
1207
1208 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1209 {
1210         if (!p->numa_faults)
1211                 return 0;
1212
1213         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1214                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1215 }
1216
1217 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1218 {
1219         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1220
1221         if (!ng)
1222                 return 0;
1223
1224         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1225                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1226 }
1227
1228 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1229 {
1230         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1231                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1232 }
1233
1234 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1235 {
1236         unsigned long faults = 0;
1237         int node;
1238
1239         for_each_online_node(node) {
1240                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1241         }
1242
1243         return faults;
1244 }
1245
1246 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1247 {
1248         unsigned long faults = 0;
1249         int node;
1250
1251         for_each_online_node(node) {
1252                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1253         }
1254
1255         return faults;
1256 }
1257
1258 /*
1259  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1260  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1261  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1262  */
1263 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1264
1265 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1266 {
1267         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1268 }
1269
1270 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1271 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1272                                         int maxdist, bool task)
1273 {
1274         unsigned long score = 0;
1275         int node;
1276
1277         /*
1278          * All nodes are directly connected, and the same distance
1279          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1280          */
1281         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1282                 return 0;
1283
1284         /*
1285          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1286          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1287          */
1288         for_each_online_node(node) {
1289                 unsigned long faults;
1290                 int dist = node_distance(nid, node);
1291
1292                 /*
1293                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1294                  * for placement; nid was already counted.
1295                  */
1296                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1297                         continue;
1298
1299                 /*
1300                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1301                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1302                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1303                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1304                  * of each group. Skip other nodes.
1305                  */
1306                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1307                                         dist >= maxdist)
1308                         continue;
1309
1310                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1311                 if (task)
1312                         faults = task_faults(p, node);
1313                 else
1314                         faults = group_faults(p, node);
1315
1316                 /*
1317                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1318                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1319                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1320                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1321                  * The further away a node is, the less the faults count.
1322                  * This seems to result in good task placement.
1323                  */
1324                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1325                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1326                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1327                 }
1328
1329                 score += faults;
1330         }
1331
1332         return score;
1333 }
1334
1335 /*
1336  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1337  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1338  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1339  * evenly spread out between numa nodes.
1340  */
1341 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1342                                         int dist)
1343 {
1344         unsigned long faults, total_faults;
1345
1346         if (!p->numa_faults)
1347                 return 0;
1348
1349         total_faults = p->total_numa_faults;
1350
1351         if (!total_faults)
1352                 return 0;
1353
1354         faults = task_faults(p, nid);
1355         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1356
1357         return 1000 * faults / total_faults;
1358 }
1359
1360 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1361                                          int dist)
1362 {
1363         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1364         unsigned long faults, total_faults;
1365
1366         if (!ng)
1367                 return 0;
1368
1369         total_faults = ng->total_faults;
1370
1371         if (!total_faults)
1372                 return 0;
1373
1374         faults = group_faults(p, nid);
1375         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1376
1377         return 1000 * faults / total_faults;
1378 }
1379
1380 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1381                                 int src_nid, int dst_cpu)
1382 {
1383         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1384         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1385         int last_cpupid, this_cpupid;
1386
1387         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1388         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1389
1390         /*
1391          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1392          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1393          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1394          * executed below.
1395          */
1396         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1397             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1398                 return true;
1399
1400         /*
1401          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1402          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1403          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1404          *
1405          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1406          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1407          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1408          *
1409          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1410          * same result twice in a row, given these samples are fully
1411          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1412          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1413          *
1414          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1415          * act on an unlikely task<->page relation.
1416          */
1417         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1418                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1419                 return false;
1420
1421         /* Always allow migrate on private faults */
1422         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1423                 return true;
1424
1425         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1426         if (!ng)
1427                 return true;
1428
1429         /*
1430          * Destination node is much more heavily used than the source
1431          * node? Allow migration.
1432          */
1433         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1434                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1435                 return true;
1436
1437         /*
1438          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1439          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1440          *
1441          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1442          * --------------- * - > ---------------
1443          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1444          */
1445         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1446                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1447 }
1448
1449 /*
1450  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
1451  */
1452 enum numa_type {
1453         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
1454         node_has_spare = 0,
1455         /*
1456          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
1457          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
1458          */
1459         node_fully_busy,
1460         /*
1461          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
1462          * tasks.
1463          */
1464         node_overloaded
1465 };
1466
1467 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1468 struct numa_stats {
1469         unsigned long load;
1470         unsigned long runnable;
1471         unsigned long util;
1472         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1473         unsigned long compute_capacity;
1474         unsigned int nr_running;
1475         unsigned int weight;
1476         enum numa_type node_type;
1477         int idle_cpu;
1478 };
1479
1480 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1481 {
1482 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1483         int sibling;
1484
1485         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1486                 if (cpu == sibling)
1487                         continue;
1488
1489                 if (!idle_cpu(sibling))
1490                         return false;
1491         }
1492 #endif
1493
1494         return true;
1495 }
1496
1497 struct task_numa_env {
1498         struct task_struct *p;
1499
1500         int src_cpu, src_nid;
1501         int dst_cpu, dst_nid;
1502
1503         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1504
1505         int imbalance_pct;
1506         int dist;
1507
1508         struct task_struct *best_task;
1509         long best_imp;
1510         int best_cpu;
1511 };
1512
1513 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
1514 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq);
1515 static unsigned long cpu_util(int cpu);
1516 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance,
1517                                         int dst_running, int dst_weight);
1518
1519 static inline enum
1520 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
1521                          struct numa_stats *ns)
1522 {
1523         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
1524             (((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)) ||
1525              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) < (ns->runnable * 100))))
1526                 return node_overloaded;
1527
1528         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
1529             (((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)) &&
1530              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) > (ns->runnable * 100))))
1531                 return node_has_spare;
1532
1533         return node_fully_busy;
1534 }
1535
1536 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1537 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
1538 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def);
1539 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1540 {
1541         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
1542             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu, false))
1543                 return idle_core;
1544
1545         /*
1546          * Prefer cores instead of packing HT siblings
1547          * and triggering future load balancing.
1548          */
1549         if (is_core_idle(cpu))
1550                 idle_core = cpu;
1551
1552         return idle_core;
1553 }
1554 #else
1555 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1556 {
1557         return idle_core;
1558 }
1559 #endif
1560
1561 /*
1562  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
1563  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
1564  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
1565  * common implementation is impractical.
1566  */
1567 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
1568                               struct numa_stats *ns, int nid,
1569                               bool find_idle)
1570 {
1571         int cpu, idle_core = -1;
1572
1573         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1574         ns->idle_cpu = -1;
1575
1576         rcu_read_lock();
1577         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1578                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1579
1580                 ns->load += cpu_load(rq);
1581                 ns->runnable += cpu_runnable(rq);
1582                 ns->util += cpu_util(cpu);
1583                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
1584                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1585
1586                 if (find_idle && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
1587                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
1588                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1589                                 continue;
1590
1591                         if (ns->idle_cpu == -1)
1592                                 ns->idle_cpu = cpu;
1593
1594                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
1595                 }
1596         }
1597         rcu_read_unlock();
1598
1599         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
1600
1601         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
1602
1603         if (idle_core >= 0)
1604                 ns->idle_cpu = idle_core;
1605 }
1606
1607 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1608                              struct task_struct *p, long imp)
1609 {
1610         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1611
1612         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
1613         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
1614                 int cpu;
1615                 int start = env->dst_cpu;
1616
1617                 /* Find alternative idle CPU. */
1618                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start) {
1619                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
1620                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
1621                                 continue;
1622                         }
1623
1624                         env->dst_cpu = cpu;
1625                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1626                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1627                                 goto assign;
1628                 }
1629
1630                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
1631                 return;
1632         }
1633
1634 assign:
1635         /*
1636          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1637          * found a better CPU to move/swap.
1638          */
1639         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
1640                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1641                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1642         }
1643
1644         if (env->best_task)
1645                 put_task_struct(env->best_task);
1646         if (p)
1647                 get_task_struct(p);
1648
1649         env->best_task = p;
1650         env->best_imp = imp;
1651         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1652 }
1653
1654 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1655                                 struct task_numa_env *env)
1656 {
1657         long imb, old_imb;
1658         long orig_src_load, orig_dst_load;
1659         long src_capacity, dst_capacity;
1660
1661         /*
1662          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1663          *
1664          * src_load        dst_load
1665          * ------------ vs ---------
1666          * src_capacity    dst_capacity
1667          */
1668         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1669         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1670
1671         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1672
1673         orig_src_load = env->src_stats.load;
1674         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1675
1676         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1677
1678         /* Would this change make things worse? */
1679         return (imb > old_imb);
1680 }
1681
1682 /*
1683  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1684  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1685  * Used to deter task migration.
1686  */
1687 #define SMALLIMP        30
1688
1689 /*
1690  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1691  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1692  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1693  * be exchanged with the source task
1694  */
1695 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1696                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1697 {
1698         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
1699         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1700         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
1701         struct task_struct *cur;
1702         long src_load, dst_load;
1703         int dist = env->dist;
1704         long moveimp = imp;
1705         long load;
1706         bool stopsearch = false;
1707
1708         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1709                 return false;
1710
1711         rcu_read_lock();
1712         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
1713         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1714                 cur = NULL;
1715
1716         /*
1717          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1718          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1719          */
1720         if (cur == env->p) {
1721                 stopsearch = true;
1722                 goto unlock;
1723         }
1724
1725         if (!cur) {
1726                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1727                         goto assign;
1728                 else
1729                         goto unlock;
1730         }
1731
1732         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
1733         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
1734                 goto unlock;
1735
1736         /*
1737          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
1738          * node and the best task is.
1739          */
1740         if (env->best_task &&
1741             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1742             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1743                 goto unlock;
1744         }
1745
1746         /*
1747          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1748          * source and destination node. Calculate the total differential for
1749          * the source task and potential destination task. The more negative
1750          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1751          * be incurred if the tasks were swapped.
1752          *
1753          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1754          * in any group then look only at task weights.
1755          */
1756         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
1757         if (cur_ng == p_ng) {
1758                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1759                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1760                 /*
1761                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1762                  * tasks within a group over tiny differences.
1763                  */
1764                 if (cur_ng)
1765                         imp -= imp / 16;
1766         } else {
1767                 /*
1768                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1769                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1770                  */
1771                 if (cur_ng && p_ng)
1772                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1773                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1774                 else
1775                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1776                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1777         }
1778
1779         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
1780         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
1781                 imp -= imp / 16;
1782
1783         /*
1784          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
1785          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
1786          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
1787          * case, it does not matter.
1788          */
1789         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
1790                 imp += imp / 8;
1791
1792         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1793                 imp = moveimp;
1794                 cur = NULL;
1795                 goto assign;
1796         }
1797
1798         /*
1799          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
1800          * task that is not.
1801          */
1802         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1803             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1804                 goto assign;
1805         }
1806
1807         /*
1808          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1809          * task migration might only result in ping pong
1810          * of tasks and also hurt performance due to cache
1811          * misses.
1812          */
1813         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1814                 goto unlock;
1815
1816         /*
1817          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1818          */
1819         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1820         if (!load)
1821                 goto assign;
1822
1823         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1824         src_load = env->src_stats.load - load;
1825
1826         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1827                 goto unlock;
1828
1829 assign:
1830         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
1831         if (!cur) {
1832                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1833
1834                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
1835                 if (cpu < 0)
1836                         cpu = env->dst_cpu;
1837
1838                 /*
1839                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
1840                  * is, keep using it.
1841                  */
1842                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
1843                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
1844                         cpu = env->best_cpu;
1845                 }
1846
1847                 env->dst_cpu = cpu;
1848         }
1849
1850         task_numa_assign(env, cur, imp);
1851
1852         /*
1853          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
1854          * balance improves then stop the search. While a better swap
1855          * candidate may exist, a search is not free.
1856          */
1857         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
1858                 stopsearch = true;
1859
1860         /*
1861          * If a swap candidate must be identified and the current best task
1862          * moves its preferred node then stop the search.
1863          */
1864         if (!maymove && env->best_task &&
1865             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
1866                 stopsearch = true;
1867         }
1868 unlock:
1869         rcu_read_unlock();
1870
1871         return stopsearch;
1872 }
1873
1874 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1875                                 long taskimp, long groupimp)
1876 {
1877         bool maymove = false;
1878         int cpu;
1879
1880         /*
1881          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
1882          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
1883          */
1884         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
1885                 unsigned int imbalance;
1886                 int src_running, dst_running;
1887
1888                 /*
1889                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
1890                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
1891                  * move improves the imbalance from the perspective of the
1892                  * CPU load balancer.
1893                  * */
1894                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
1895                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
1896                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
1897                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, dst_running,
1898                                                         env->dst_stats.weight);
1899
1900                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
1901                 if (!imbalance) {
1902                         maymove = true;
1903                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
1904                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1905                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
1906                                 return;
1907                         }
1908                 }
1909         } else {
1910                 long src_load, dst_load, load;
1911                 /*
1912                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
1913                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1914                  */
1915                 load = task_h_load(env->p);
1916                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
1917                 src_load = env->src_stats.load - load;
1918                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1919         }
1920
1921         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1922                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1923                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1924                         continue;
1925
1926                 env->dst_cpu = cpu;
1927                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
1928                         break;
1929         }
1930 }
1931
1932 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1933 {
1934         struct task_numa_env env = {
1935                 .p = p,
1936
1937                 .src_cpu = task_cpu(p),
1938                 .src_nid = task_node(p),
1939
1940                 .imbalance_pct = 112,
1941
1942                 .best_task = NULL,
1943                 .best_imp = 0,
1944                 .best_cpu = -1,
1945         };
1946         unsigned long taskweight, groupweight;
1947         struct sched_domain *sd;
1948         long taskimp, groupimp;
1949         struct numa_group *ng;
1950         struct rq *best_rq;
1951         int nid, ret, dist;
1952
1953         /*
1954          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1955          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1956          *
1957          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1958          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1959          * to satisfy here.
1960          */
1961         rcu_read_lock();
1962         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1963         if (sd)
1964                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1965         rcu_read_unlock();
1966
1967         /*
1968          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1969          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1970          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1971          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1972          */
1973         if (unlikely(!sd)) {
1974                 sched_setnuma(p, task_node(p));
1975                 return -EINVAL;
1976         }
1977
1978         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1979         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1980         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1981         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1982         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
1983         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1984         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1985         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
1986
1987         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1988         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1989
1990         /*
1991          * Look at other nodes in these cases:
1992          * - there is no space available on the preferred_nid
1993          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1994          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1995          *   we need to check other locations.
1996          */
1997         ng = deref_curr_numa_group(p);
1998         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
1999                 for_each_online_node(nid) {
2000                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
2001                                 continue;
2002
2003                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2004                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
2005                                                 dist != env.dist) {
2006                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2007                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2008                         }
2009
2010                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2011                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2012                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2013                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2014                                 continue;
2015
2016                         env.dist = dist;
2017                         env.dst_nid = nid;
2018                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2019                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2020                 }
2021         }
2022
2023         /*
2024          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2025          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2026          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2027          * settle down.
2028          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2029          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2030          */
2031         if (ng) {
2032                 if (env.best_cpu == -1)
2033                         nid = env.src_nid;
2034                 else
2035                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2036
2037                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2038                         sched_setnuma(p, nid);
2039         }
2040
2041         /* No better CPU than the current one was found. */
2042         if (env.best_cpu == -1) {
2043                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2044                 return -EAGAIN;
2045         }
2046
2047         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2048         if (env.best_task == NULL) {
2049                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2050                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2051                 if (ret != 0)
2052                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2053                 return ret;
2054         }
2055
2056         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2057         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2058
2059         if (ret != 0)
2060                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2061         put_task_struct(env.best_task);
2062         return ret;
2063 }
2064
2065 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2066 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2067 {
2068         unsigned long interval = HZ;
2069
2070         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2071         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2072                 return;
2073
2074         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2075         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2076         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2077
2078         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2079         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2080                 return;
2081
2082         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2083         task_numa_migrate(p);
2084 }
2085
2086 /*
2087  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
2088  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2089  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2090  * located.
2091  */
2092 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2093 {
2094         unsigned long faults, max_faults = 0;
2095         int nid, active_nodes = 0;
2096
2097         for_each_online_node(nid) {
2098                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2099                 if (faults > max_faults)
2100                         max_faults = faults;
2101         }
2102
2103         for_each_online_node(nid) {
2104                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2105                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2106                         active_nodes++;
2107         }
2108
2109         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2110         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2111 }
2112
2113 /*
2114  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2115  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2116  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2117  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2118  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2119  */
2120 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2121 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2122
2123 /*
2124  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2125  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2126  * the page accesses are shared with other processes.
2127  * Otherwise, decrease the scan period.
2128  */
2129 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2130                         unsigned long shared, unsigned long private)
2131 {
2132         unsigned int period_slot;
2133         int lr_ratio, ps_ratio;
2134         int diff;
2135
2136         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2137         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2138
2139         /*
2140          * If there were no record hinting faults then either the task is
2141          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
2142          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2143          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2144          * node is overloaded. In either case, scan slower
2145          */
2146         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2147                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2148                         p->numa_scan_period << 1);
2149
2150                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2151                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2152
2153                 return;
2154         }
2155
2156         /*
2157          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2158          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2159          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2160          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2161          */
2162         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2163         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2164         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2165
2166         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2167                 /*
2168                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2169                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2170                  */
2171                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2172                 if (!slot)
2173                         slot = 1;
2174                 diff = slot * period_slot;
2175         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2176                 /*
2177                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2178                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2179                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2180                  */
2181                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2182                 if (!slot)
2183                         slot = 1;
2184                 diff = slot * period_slot;
2185         } else {
2186                 /*
2187                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2188                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2189                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2190                  */
2191                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2192                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2193         }
2194
2195         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2196                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2197         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2198 }
2199
2200 /*
2201  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2202  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2203  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2204  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2205  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2206  */
2207 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2208 {
2209         u64 runtime, delta, now;
2210         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2211         now = p->se.exec_start;
2212         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2213
2214         if (p->last_task_numa_placement) {
2215                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2216                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2217
2218                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2219                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2220                         *period = 0;
2221         } else {
2222                 delta = p->se.avg.load_sum;
2223                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2224         }
2225
2226         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2227         p->last_task_numa_placement = now;
2228
2229         return delta;
2230 }
2231
2232 /*
2233  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2234  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2235  * otherwise workloads might not converge.
2236  */
2237 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2238 {
2239         nodemask_t nodes;
2240         int dist;
2241
2242         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2243         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2244                 return nid;
2245
2246         /*
2247          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2248          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2249          * both the node itself, and on nearby nodes.
2250          */
2251         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2252                 unsigned long score, max_score = 0;
2253                 int node, max_node = nid;
2254
2255                 dist = sched_max_numa_distance;
2256
2257                 for_each_online_node(node) {
2258                         score = group_weight(p, node, dist);
2259                         if (score > max_score) {
2260                                 max_score = score;
2261                                 max_node = node;
2262                         }
2263                 }
2264                 return max_node;
2265         }
2266
2267         /*
2268          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2269          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2270          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2271          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2272          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2273          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2274          * keep the complexity of the search down.
2275          */
2276         nodes = node_online_map;
2277         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2278                 unsigned long max_faults = 0;
2279                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2280                 int a, b;
2281
2282                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2283                 if (!find_numa_distance(dist))
2284                         continue;
2285
2286                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2287                         unsigned long faults = 0;
2288                         nodemask_t this_group;
2289                         nodes_clear(this_group);
2290
2291                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2292                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2293                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2294                                         faults += group_faults(p, b);
2295                                         node_set(b, this_group);
2296                                         node_clear(b, nodes);
2297                                 }
2298                         }
2299
2300                         /* Remember the top group. */
2301                         if (faults > max_faults) {
2302                                 max_faults = faults;
2303                                 max_group = this_group;
2304                                 /*
2305                                  * subtle: at the smallest distance there is
2306                                  * just one node left in each "group", the
2307                                  * winner is the preferred nid.
2308                                  */
2309                                 nid = a;
2310                         }
2311                 }
2312                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2313                 if (!max_faults)
2314                         break;
2315                 nodes = max_group;
2316         }
2317         return nid;
2318 }
2319
2320 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2321 {
2322         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2323         unsigned long max_faults = 0;
2324         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2325         unsigned long total_faults;
2326         u64 runtime, period;
2327         spinlock_t *group_lock = NULL;
2328         struct numa_group *ng;
2329
2330         /*
2331          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2332          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2333          * that the field is read in a single access:
2334          */
2335         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2336         if (p->numa_scan_seq == seq)
2337                 return;
2338         p->numa_scan_seq = seq;
2339         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2340
2341         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2342                        p->numa_faults_locality[1];
2343         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2344
2345         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2346         ng = deref_curr_numa_group(p);
2347         if (ng) {
2348                 group_lock = &ng->lock;
2349                 spin_lock_irq(group_lock);
2350         }
2351
2352         /* Find the node with the highest number of faults */
2353         for_each_online_node(nid) {
2354                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2355                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2356                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2357                 int priv;
2358
2359                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2360                         long diff, f_diff, f_weight;
2361
2362                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2363                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2364                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2365                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2366
2367                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2368                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2369                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2370                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2371
2372                         /*
2373                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2374                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2375                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2376                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2377                          * faults are less important.
2378                          */
2379                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2380                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2381                                    (total_faults + 1);
2382                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2383                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2384
2385                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2386                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2387                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2388                         p->total_numa_faults += diff;
2389                         if (ng) {
2390                                 /*
2391                                  * safe because we can only change our own group
2392                                  *
2393                                  * mem_idx represents the offset for a given
2394                                  * nid and priv in a specific region because it
2395                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2396                                  */
2397                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2398                                 ng->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2399                                 ng->total_faults += diff;
2400                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2401                         }
2402                 }
2403
2404                 if (!ng) {
2405                         if (faults > max_faults) {
2406                                 max_faults = faults;
2407                                 max_nid = nid;
2408                         }
2409                 } else if (group_faults > max_faults) {
2410                         max_faults = group_faults;
2411                         max_nid = nid;
2412                 }
2413         }
2414
2415         if (ng) {
2416                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2417                 spin_unlock_irq(group_lock);
2418                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2419         }
2420
2421         if (max_faults) {
2422                 /* Set the new preferred node */
2423                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2424                         sched_setnuma(p, max_nid);
2425         }
2426
2427         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2428 }
2429
2430 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2431 {
2432         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2433 }
2434
2435 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2436 {
2437         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2438                 kfree_rcu(grp, rcu);
2439 }
2440
2441 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2442                         int *priv)
2443 {
2444         struct numa_group *grp, *my_grp;
2445         struct task_struct *tsk;
2446         bool join = false;
2447         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2448         int i;
2449
2450         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2451                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2452                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2453
2454                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2455                 if (!grp)
2456                         return;
2457
2458                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2459                 grp->active_nodes = 1;
2460                 grp->max_faults_cpu = 0;
2461                 spin_lock_init(&grp->lock);
2462                 grp->gid = p->pid;
2463                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2464                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2465                                                 nr_node_ids;
2466
2467                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2468                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2469
2470                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2471
2472                 grp->nr_tasks++;
2473                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2474         }
2475
2476         rcu_read_lock();
2477         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2478
2479         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2480                 goto no_join;
2481
2482         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2483         if (!grp)
2484                 goto no_join;
2485
2486         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2487         if (grp == my_grp)
2488                 goto no_join;
2489
2490         /*
2491          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2492          * the other task will join us.
2493          */
2494         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2495                 goto no_join;
2496
2497         /*
2498          * Tie-break on the grp address.
2499          */
2500         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2501                 goto no_join;
2502
2503         /* Always join threads in the same process. */
2504         if (tsk->mm == current->mm)
2505                 join = true;
2506
2507         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2508         if (flags & TNF_SHARED)
2509                 join = true;
2510
2511         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2512         *priv = !join;
2513
2514         if (join && !get_numa_group(grp))
2515                 goto no_join;
2516
2517         rcu_read_unlock();
2518
2519         if (!join)
2520                 return;
2521
2522         BUG_ON(irqs_disabled());
2523         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2524
2525         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2526                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2527                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2528         }
2529         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2530         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2531
2532         my_grp->nr_tasks--;
2533         grp->nr_tasks++;
2534
2535         spin_unlock(&my_grp->lock);
2536         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2537
2538         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2539
2540         put_numa_group(my_grp);
2541         return;
2542
2543 no_join:
2544         rcu_read_unlock();
2545         return;
2546 }
2547
2548 /*
2549  * Get rid of NUMA statistics associated with a task (either current or dead).
2550  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2551  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2552  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2553  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2554  */
2555 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2556 {
2557         /* safe: p either is current or is being freed by current */
2558         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
2559         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2560         unsigned long flags;
2561         int i;
2562
2563         if (!numa_faults)
2564                 return;
2565
2566         if (grp) {
2567                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2568                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2569                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2570                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2571
2572                 grp->nr_tasks--;
2573                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2574                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2575                 put_numa_group(grp);
2576         }
2577
2578         if (final) {
2579                 p->numa_faults = NULL;
2580                 kfree(numa_faults);
2581         } else {
2582                 p->total_numa_faults = 0;
2583                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2584                         numa_faults[i] = 0;
2585         }
2586 }
2587
2588 /*
2589  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2590  */
2591 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2592 {
2593         struct task_struct *p = current;
2594         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2595         int cpu_node = task_node(current);
2596         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2597         struct numa_group *ng;
2598         int priv;
2599
2600         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2601                 return;
2602
2603         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2604         if (!p->mm)
2605                 return;
2606
2607         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2608         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2609                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2610                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2611
2612                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2613                 if (!p->numa_faults)
2614                         return;
2615
2616                 p->total_numa_faults = 0;
2617                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2618         }
2619
2620         /*
2621          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2622          * to be private if the accessing pid has not changed
2623          */
2624         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2625                 priv = 1;
2626         } else {
2627                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2628                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2629                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2630         }
2631
2632         /*
2633          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2634          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2635          * actively using should be counted as local. This allows the
2636          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2637          */
2638         ng = deref_curr_numa_group(p);
2639         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2640                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2641                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2642                 local = 1;
2643
2644         /*
2645          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2646          * previously failed, or the scheduler moved us.
2647          */
2648         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2649                 task_numa_placement(p);
2650                 numa_migrate_preferred(p);
2651         }
2652
2653         if (migrated)
2654                 p->numa_pages_migrated += pages;
2655         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2656                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2657
2658         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2659         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2660         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2661 }
2662
2663 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2664 {
2665         /*
2666          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2667          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2668          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2669          * much of an issue though, since this is just used for
2670          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2671          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2672          */
2673         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2674         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2675 }
2676
2677 /*
2678  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2679  * Triggered from task_tick_numa().
2680  */
2681 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
2682 {
2683         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2684         struct task_struct *p = current;
2685         struct mm_struct *mm = p->mm;
2686         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2687         struct vm_area_struct *vma;
2688         unsigned long start, end;
2689         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2690         long pages, virtpages;
2691
2692         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2693
2694         work->next = work;
2695         /*
2696          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2697          *
2698          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2699          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2700          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2701          * work.
2702          */
2703         if (p->flags & PF_EXITING)
2704                 return;
2705
2706         if (!mm->numa_next_scan) {
2707                 mm->numa_next_scan = now +
2708                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2709         }
2710
2711         /*
2712          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2713          */
2714         migrate = mm->numa_next_scan;
2715         if (time_before(now, migrate))
2716                 return;
2717
2718         if (p->numa_scan_period == 0) {
2719                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2720                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2721         }
2722
2723         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2724         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2725                 return;
2726
2727         /*
2728          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2729          * the next time around.
2730          */
2731         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2732
2733         start = mm->numa_scan_offset;
2734         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2735         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2736         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2737         if (!pages)
2738                 return;
2739
2740
2741         if (!mmap_read_trylock(mm))
2742                 return;
2743         vma = find_vma(mm, start);
2744         if (!vma) {
2745                 reset_ptenuma_scan(p);
2746                 start = 0;
2747                 vma = mm->mmap;
2748         }
2749         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2750                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2751                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2752                         continue;
2753                 }
2754
2755                 /*
2756                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2757                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2758                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2759                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2760                  */
2761                 if (!vma->vm_mm ||
2762                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2763                         continue;
2764
2765                 /*
2766                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2767                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2768                  */
2769                 if (!vma_is_accessible(vma))
2770                         continue;
2771
2772                 do {
2773                         start = max(start, vma->vm_start);
2774                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2775                         end = min(end, vma->vm_end);
2776                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2777
2778                         /*
2779                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2780                          * hpages that have at least one present PTE that
2781                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2782                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2783                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2784                          * areas faster.
2785                          */
2786                         if (nr_pte_updates)
2787                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2788                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2789
2790                         start = end;
2791                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2792                                 goto out;
2793
2794                         cond_resched();
2795                 } while (end != vma->vm_end);
2796         }
2797
2798 out:
2799         /*
2800          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2801          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2802          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2803          * scanner to the start so check it now.
2804          */
2805         if (vma)
2806                 mm->numa_scan_offset = start;
2807         else
2808                 reset_ptenuma_scan(p);
2809         mmap_read_unlock(mm);
2810
2811         /*
2812          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2813          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2814          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2815          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2816          */
2817         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2818                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2819                 p->node_stamp += 32 * diff;
2820         }
2821 }
2822
2823 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
2824 {
2825         int mm_users = 0;
2826         struct mm_struct *mm = p->mm;
2827
2828         if (mm) {
2829                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
2830                 if (mm_users == 1) {
2831                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2832                         mm->numa_scan_seq = 0;
2833                 }
2834         }
2835         p->node_stamp                   = 0;
2836         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
2837         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
2838         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
2839         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
2840         p->numa_faults                  = NULL;
2841         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2842         p->last_task_numa_placement     = 0;
2843         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
2844
2845         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
2846
2847         /* New address space, reset the preferred nid */
2848         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
2849                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
2850                 return;
2851         }
2852
2853         /*
2854          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
2855          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
2856          */
2857         if (mm) {
2858                 unsigned int delay;
2859
2860                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
2861                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
2862                 delay += 2 * TICK_NSEC;
2863                 p->node_stamp = delay;
2864         }
2865 }
2866
2867 /*
2868  * Drive the periodic memory faults..
2869  */
2870 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2871 {
2872         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2873         u64 period, now;
2874
2875         /*
2876          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2877          */
2878         if ((curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
2879                 return;
2880
2881         /*
2882          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2883          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2884          * task needs to have done some actual work before we bother with
2885          * NUMA placement.
2886          */
2887         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2888         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2889
2890         if (now > curr->node_stamp + period) {
2891                 if (!curr->node_stamp)
2892                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2893                 curr->node_stamp += period;
2894
2895                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
2896                         task_work_add(curr, work, TWA_RESUME);
2897         }
2898 }
2899
2900 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2901 {
2902         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2903         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2904
2905         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2906                 return;
2907
2908         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2909                 return;
2910
2911         if (src_nid == dst_nid)
2912                 return;
2913
2914         /*
2915          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2916          * has completed. This is most likely due to a new task that
2917          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2918          */
2919         if (p->numa_scan_seq) {
2920                 /*
2921                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2922                  * node or if the task was not previously running on
2923                  * the preferred node.
2924                  */
2925                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2926                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
2927                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
2928                         return;
2929         }
2930
2931         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2932 }
2933
2934 #else
2935 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2936 {
2937 }
2938
2939 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2940 {
2941 }
2942
2943 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2944 {
2945 }
2946
2947 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2948 {
2949 }
2950
2951 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2952
2953 static void
2954 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2955 {
2956         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2957 #ifdef CONFIG_SMP
2958         if (entity_is_task(se)) {
2959                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2960
2961                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2962                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2963         }
2964 #endif
2965         cfs_rq->nr_running++;
2966 }
2967
2968 static void
2969 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2970 {
2971         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2972 #ifdef CONFIG_SMP
2973         if (entity_is_task(se)) {
2974                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2975                 list_del_init(&se->group_node);
2976         }
2977 #endif
2978         cfs_rq->nr_running--;
2979 }
2980
2981 /*
2982  * Signed add and clamp on underflow.
2983  *
2984  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2985  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2986  * values.
2987  */
2988 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2989         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2990         typeof(_val) val = (_val);                              \
2991         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2992                                                                 \
2993         res = var + val;                                        \
2994                                                                 \
2995         if (val < 0 && res > var)                               \
2996                 res = 0;                                        \
2997                                                                 \
2998         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2999 } while (0)
3000
3001 /*
3002  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3003  *
3004  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3005  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3006  * values.
3007  */
3008 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3009         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3010         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3011         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3012         res = var - val;                                        \
3013         if (res > var)                                          \
3014                 res = 0;                                        \
3015         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3016 } while (0)
3017
3018 /*
3019  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3020  *
3021  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3022  * and is thus optimized for local variable updates.
3023  */
3024 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3025         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3026         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3027 } while (0)
3028
3029 #ifdef CONFIG_SMP
3030 static inline void
3031 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3032 {
3033         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3034         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3035 }
3036
3037 static inline void
3038 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3039 {
3040         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3041         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
3042 }
3043 #else
3044 static inline void
3045 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3046 static inline void
3047 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3048 #endif
3049
3050 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3051                             unsigned long weight)
3052 {
3053         if (se->on_rq) {
3054                 /* commit outstanding execution time */
3055                 if (cfs_rq->curr == se)
3056                         update_curr(cfs_rq);
3057                 update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3058         }
3059         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3060
3061         update_load_set(&se->load, weight);
3062
3063 #ifdef CONFIG_SMP
3064         do {
3065                 u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3066
3067                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3068         } while (0);
3069 #endif
3070
3071         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3072         if (se->on_rq)
3073                 update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3074
3075 }
3076
3077 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
3078 {
3079         struct sched_entity *se = &p->se;
3080         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3081         struct load_weight *load = &se->load;
3082         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
3083
3084         reweight_entity(cfs_rq, se, weight);
3085         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
3086 }
3087
3088 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3089 #ifdef CONFIG_SMP
3090 /*
3091  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3092  * global sum we all love to hate.
3093  *
3094  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3095  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3096  *
3097  *                     tg->weight * grq->load.weight
3098  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3099  *                       \Sum grq->load.weight
3100  *
3101  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3102  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3103  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3104  *
3105  * So instead of the above, we substitute:
3106  *
3107  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3108  *
3109  * which yields the following:
3110  *
3111  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3112  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3113  *                             tg->load_avg
3114  *
3115  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3116  *
3117  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3118  *
3119  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3120  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3121  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3122  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3123  * yielding bad latency etc..
3124  *
3125  * Now, in that special case (1) reduces to:
3126  *
3127  *                     tg->weight * grq->load.weight
3128  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3129  *                         grp->load.weight
3130  *
3131  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3132  *
3133  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3134  * UP case, like:
3135  *
3136  *   ge->load.weight =
3137  *
3138  *              tg->weight * grq->load.weight
3139  *     ---------------------------------------------------         (5)
3140  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
3141  *
3142  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
3143  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
3144  *
3145  *
3146  *                     tg->weight * grq->load.weight
3147  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
3148  *                             tg_load_avg'
3149  *
3150  * Where:
3151  *
3152  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
3153  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
3154  *
3155  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3156  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3157  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3158  *
3159  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3160  *
3161  * hence icky!
3162  */
3163 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3164 {
3165         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3166         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3167
3168         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3169
3170         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3171
3172         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3173
3174         /* Ensure tg_weight >= load */
3175         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3176         tg_weight += load;
3177
3178         shares = (tg_shares * load);
3179         if (tg_weight)
3180                 shares /= tg_weight;
3181
3182         /*
3183          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3184          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3185          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3186          * the group on a CPU.
3187          *
3188          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3189          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3190          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3191          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3192          * instead of 0.
3193          */
3194         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3195 }
3196 #endif /* CONFIG_SMP */
3197
3198 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3199
3200 /*
3201  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3202  * runqueue.
3203  */
3204 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3205 {
3206         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3207         long shares;
3208
3209         if (!gcfs_rq)
3210                 return;
3211
3212         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3213                 return;
3214
3215 #ifndef CONFIG_SMP
3216         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3217
3218         if (likely(se->load.weight == shares))
3219                 return;
3220 #else
3221         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3222 #endif
3223
3224         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
3225 }
3226
3227 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3228 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3229 {
3230 }
3231 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3232
3233 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3234 {
3235         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3236
3237         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3238                 /*
3239                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3240                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3241                  * a real problem.
3242                  *
3243                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3244                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3245                  * number include things like RT tasks.
3246                  *
3247                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3248                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3249                  *
3250                  * See cpu_util().
3251                  */
3252                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3253         }
3254 }
3255
3256 #ifdef CONFIG_SMP
3257 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3258
3259 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
3260 {
3261         if (cfs_rq->load.weight)
3262                 return false;
3263
3264         if (cfs_rq->avg.load_sum)
3265                 return false;
3266
3267         if (cfs_rq->avg.util_sum)
3268                 return false;
3269
3270         if (cfs_rq->avg.runnable_sum)
3271                 return false;
3272
3273         /*
3274          * _avg must be null when _sum are null because _avg = _sum / divider
3275          * Make sure that rounding and/or propagation of PELT values never
3276          * break this.
3277          */
3278         SCHED_WARN_ON(cfs_rq->avg.load_avg ||
3279                       cfs_rq->avg.util_avg ||
3280                       cfs_rq->avg.runnable_avg);
3281
3282         return true;
3283 }
3284
3285 /**
3286  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3287  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3288  *
3289  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3290  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3291  * considerations.
3292  *
3293  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3294  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3295  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3296  *
3297  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3298  */
3299 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3300 {
3301         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3302
3303         /*
3304          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3305          */
3306         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3307                 return;
3308
3309         if (abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3310                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3311                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3312         }
3313 }
3314
3315 /*
3316  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3317  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3318  * including the state of rq->lock, should be made.
3319  */
3320 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3321                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3322 {
3323         u64 p_last_update_time;
3324         u64 n_last_update_time;
3325
3326         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3327                 return;
3328
3329         /*
3330          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3331          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3332          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3333          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3334          * the wakee more load sounds not bad.
3335          */
3336         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3337                 return;
3338
3339 #ifndef CONFIG_64BIT
3340         {
3341                 u64 p_last_update_time_copy;
3342                 u64 n_last_update_time_copy;
3343
3344                 do {
3345                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3346                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3347
3348                         smp_rmb();
3349
3350                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3351                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3352
3353                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3354                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3355         }
3356 #else
3357         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3358         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3359 #endif
3360         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3361         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3362 }
3363
3364
3365 /*
3366  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3367  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3368  * that for each group:
3369  *
3370  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3371  *
3372  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3373  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3374  *
3375  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
3376  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
3377  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
3378  *
3379  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
3380  *
3381  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3382  *
3383  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3384  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3385  *
3386  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3387  *
3388  * And per (1) we have:
3389  *
3390  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3391  *
3392  * Which gives:
3393  *
3394  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3395  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3396  *                               grq->load.weight
3397  *
3398  * Except that is wrong!
3399  *
3400  * Because while for entities historical weight is not important and we
3401  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3402  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3403  *
3404  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3405  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3406  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3407  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3408  *
3409  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3410  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3411  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3412  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3413  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3414  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3415  *
3416  * So we'll have to approximate.. :/
3417  *
3418  * Given the constraint:
3419  *
3420  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3421  *
3422  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3423  * overlap.
3424  *
3425  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3426  *
3427  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3428  *
3429  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3430  *
3431  */
3432
3433 static inline void
3434 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3435 {
3436         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3437         u32 divider;
3438
3439         /* Nothing to update */
3440         if (!delta)
3441                 return;
3442
3443         /*
3444          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3445          * See ___update_load_avg() for details.
3446          */
3447         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3448
3449         /* Set new sched_entity's utilization */
3450         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3451         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3452
3453         /* Update parent cfs_rq utilization */
3454         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3455         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * divider;
3456 }
3457
3458 static inline void
3459 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3460 {
3461         long delta = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
3462         u32 divider;
3463
3464         /* Nothing to update */
3465         if (!delta)
3466                 return;
3467
3468         /*
3469          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3470          * See ___update_load_avg() for details.
3471          */
3472         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3473
3474         /* Set new sched_entity's runnable */
3475         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
3476         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3477
3478         /* Update parent cfs_rq runnable */
3479         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta);
3480         cfs_rq->avg.runnable_sum = cfs_rq->avg.runnable_avg * divider;
3481 }
3482
3483 static inline void
3484 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3485 {
3486         long delta, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3487         unsigned long load_avg;
3488         u64 load_sum = 0;
3489         u32 divider;
3490
3491         if (!runnable_sum)
3492                 return;
3493
3494         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3495
3496         /*
3497          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3498          * See ___update_load_avg() for details.
3499          */
3500         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3501
3502         if (runnable_sum >= 0) {
3503                 /*
3504                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3505                  * the CPU is saturated running == runnable.
3506                  */
3507                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3508                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
3509         } else {
3510                 /*
3511                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3512                  * assuming all tasks are equally runnable.
3513                  */
3514                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3515                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3516                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3517                 }
3518
3519                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3520                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3521         }
3522
3523         /*
3524          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3525          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3526          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3527          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3528          */
3529         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3530         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3531
3532         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3533         load_avg = div_s64(load_sum, divider);
3534
3535         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3536
3537         delta = load_avg - se->avg.load_avg;
3538         if (!delta)
3539                 return;
3540
3541         se->avg.load_avg = load_avg;
3542
3543         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta);
3544         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * divider;
3545 }
3546
3547 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3548 {
3549         cfs_rq->propagate = 1;
3550         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3551 }
3552
3553 /* Update task and its cfs_rq load average */
3554 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3555 {
3556         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3557
3558         if (entity_is_task(se))
3559                 return 0;
3560
3561         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3562         if (!gcfs_rq->propagate)
3563                 return 0;
3564
3565         gcfs_rq->propagate = 0;
3566
3567         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3568
3569         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3570
3571         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3572         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3573         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3574
3575         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3576         trace_pelt_se_tp(se);
3577
3578         return 1;
3579 }
3580
3581 /*
3582  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3583  * group_entity:
3584  */
3585 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3586 {
3587         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3588
3589         /*
3590          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3591          * decay it:
3592          */
3593         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3594                 return false;
3595
3596         /*
3597          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3598          * the utilization of the sched_entity:
3599          */
3600         if (gcfs_rq->propagate)
3601                 return false;
3602
3603         /*
3604          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3605          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3606          * waste of time to try to decay it:
3607          */
3608         return true;
3609 }
3610
3611 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3612
3613 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3614
3615 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3616 {
3617         return 0;
3618 }
3619
3620 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3621
3622 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3623
3624 /**
3625  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3626  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3627  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3628  *
3629  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3630  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3631  * post_init_entity_util_avg().
3632  *
3633  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3634  *
3635  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3636  *
3637  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3638  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3639  */
3640 static inline int
3641 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3642 {
3643         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
3644         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3645         int decayed = 0;
3646
3647         if (cfs_rq->removed.nr) {
3648                 unsigned long r;
3649                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3650
3651                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3652                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3653                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3654                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
3655                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3656                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3657
3658                 r = removed_load;
3659                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3660                 sa->load_sum = sa->load_avg * divider;
3661
3662                 r = removed_util;
3663                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3664                 sa->util_sum = sa->util_avg * divider;
3665
3666                 r = removed_runnable;
3667                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
3668                 sa->runnable_sum = sa->runnable_avg * divider;
3669
3670                 /*
3671                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
3672                  * can use it to estimate removed_load_sum.
3673                  */
3674                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
3675                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
3676
3677                 decayed = 1;
3678         }
3679
3680         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3681
3682 #ifndef CONFIG_64BIT
3683         smp_wmb();
3684         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3685 #endif
3686
3687         return decayed;
3688 }
3689
3690 /**
3691  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3692  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3693  * @se: sched_entity to attach
3694  *
3695  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3696  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3697  */
3698 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3699 {
3700         /*
3701          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3702          * See ___update_load_avg() for details.
3703          */
3704         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3705
3706         /*
3707          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3708          * window because without that, really weird and wonderful things can
3709          * happen.
3710          *
3711          * XXX illustrate
3712          */
3713         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3714         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3715
3716         /*
3717          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3718          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3719          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3720          * _sum a little.
3721          */
3722         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3723
3724         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3725
3726         se->avg.load_sum = divider;
3727         if (se_weight(se)) {
3728                 se->avg.load_sum =
3729                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3730         }
3731
3732         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3733         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3734         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3735         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
3736         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
3737
3738         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3739
3740         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3741
3742         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3743 }
3744
3745 /**
3746  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3747  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3748  * @se: sched_entity to detach
3749  *
3750  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3751  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3752  */
3753 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3754 {
3755         /*
3756          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3757          * See ___update_load_avg() for details.
3758          */
3759         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3760
3761         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3762         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3763         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * divider;
3764         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
3765         cfs_rq->avg.runnable_sum = cfs_rq->avg.runnable_avg * divider;
3766
3767         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3768
3769         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3770
3771         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3772 }
3773
3774 /*
3775  * Optional action to be done while updating the load average
3776  */
3777 #define UPDATE_TG       0x1
3778 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3779 #define DO_ATTACH       0x4
3780
3781 /* Update task and its cfs_rq load average */
3782 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3783 {
3784         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
3785         int decayed;
3786
3787         /*
3788          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3789          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3790          */
3791         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3792                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
3793
3794         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3795         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3796
3797         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3798
3799                 /*
3800                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3801                  * !last_update_time means we've passed through
3802                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3803                  *
3804                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3805                  */
3806                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3807                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
3808
3809         } else if (decayed) {
3810                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3811
3812                 if (flags & UPDATE_TG)
3813                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
3814         }
3815 }
3816
3817 #ifndef CONFIG_64BIT
3818 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3819 {
3820         u64 last_update_time_copy;
3821         u64 last_update_time;
3822
3823         do {
3824                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3825                 smp_rmb();
3826                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3827         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3828
3829         return last_update_time;
3830 }
3831 #else
3832 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3833 {
3834         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3835 }
3836 #endif
3837
3838 /*
3839  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3840  * the previous rq.
3841  */
3842 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3843 {
3844         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3845         u64 last_update_time;
3846
3847         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3848         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
3849 }
3850
3851 /*
3852  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3853  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3854  */
3855 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3856 {
3857         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3858         unsigned long flags;
3859
3860         /*
3861          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3862          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3863          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3864          */
3865
3866         sync_entity_load_avg(se);
3867
3868         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3869         ++cfs_rq->removed.nr;
3870         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3871         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3872         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
3873         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3874 }
3875
3876 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3877 {
3878         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
3879 }
3880
3881 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3882 {
3883         return cfs_rq->avg.load_avg;
3884 }
3885
3886 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3887
3888 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3889 {
3890         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3891 }
3892
3893 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3894 {
3895         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3896
3897         return max(ue.ewma, (ue.enqueued & ~UTIL_AVG_UNCHANGED));
3898 }
3899
3900 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3901 {
3902         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3903 }
3904
3905 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
3906 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3907 {
3908         return clamp(task_util_est(p),
3909                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN),
3910                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX));
3911 }
3912 #else
3913 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3914 {
3915         return task_util_est(p);
3916 }
3917 #endif
3918
3919 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3920                                     struct task_struct *p)
3921 {
3922         unsigned int enqueued;
3923
3924         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3925                 return;
3926
3927         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3928         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3929         enqueued += _task_util_est(p);
3930         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3931
3932         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
3933 }
3934
3935 static inline void util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3936                                     struct task_struct *p)
3937 {
3938         unsigned int enqueued;
3939
3940         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3941                 return;
3942
3943         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3944         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3945         enqueued -= min_t(unsigned int, enqueued, _task_util_est(p));
3946         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3947
3948         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
3949 }
3950
3951 #define UTIL_EST_MARGIN (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)
3952
3953 /*
3954  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3955  * based on the observation that:
3956  *
3957  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3958  *
3959  * NOTE: this only works when value + margin < INT_MAX.
3960  */
3961 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3962 {
3963         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3964 }
3965
3966 static inline void util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq,
3967                                    struct task_struct *p,
3968                                    bool task_sleep)
3969 {
3970         long last_ewma_diff, last_enqueued_diff;
3971         struct util_est ue;
3972
3973         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3974                 return;
3975
3976         /*
3977          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3978          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3979          */
3980         if (!task_sleep)
3981                 return;
3982
3983         /*
3984          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
3985          * skip the util_est update.
3986          */
3987         ue = p->se.avg.util_est;
3988         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
3989                 return;
3990
3991         last_enqueued_diff = ue.enqueued;
3992
3993         /*
3994          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
3995          * to smooth utilization decreases.
3996          */
3997         ue.enqueued = task_util(p);
3998         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
3999                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
4000                         ue.ewma = ue.enqueued;
4001                         goto done;
4002                 }
4003         }
4004
4005         /*
4006          * Skip update of task's estimated utilization when its members are
4007          * already ~1% close to its last activation value.
4008          */
4009         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
4010         last_enqueued_diff -= ue.enqueued;
4011         if (within_margin(last_ewma_diff, UTIL_EST_MARGIN)) {
4012                 if (!within_margin(last_enqueued_diff, UTIL_EST_MARGIN))
4013                         goto done;
4014
4015                 return;
4016         }
4017
4018         /*
4019          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
4020          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
4021          */
4022         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
4023                 return;
4024
4025         /*
4026          * Update Task's estimated utilization
4027          *
4028          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4029          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
4030          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4031          * Weighted Moving Average (EWMA):
4032          *
4033          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4034          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4035          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4036          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4037          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4038          *
4039          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4040          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4041          */
4042         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4043         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4044         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4045 done:
4046         ue.enqueued |= UTIL_AVG_UNCHANGED;
4047         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4048
4049         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
4050 }
4051
4052 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p, long capacity)
4053 {
4054         return fits_capacity(uclamp_task_util(p), capacity);
4055 }
4056
4057 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
4058 {
4059         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
4060                 return;
4061
4062         if (!p || p->nr_cpus_allowed == 1) {
4063                 rq->misfit_task_load = 0;
4064                 return;
4065         }
4066
4067         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
4068                 rq->misfit_task_load = 0;
4069                 return;
4070         }
4071
4072         /*
4073          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
4074          * task_h_load() returns 0.
4075          */
4076         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
4077 }
4078
4079 #else /* CONFIG_SMP */
4080
4081 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
4082 {
4083         return true;
4084 }
4085
4086 #define UPDATE_TG       0x0
4087 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4088 #define DO_ATTACH       0x0
4089
4090 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4091 {
4092         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4093 }
4094
4095 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4096
4097 static inline void
4098 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4099 static inline void
4100 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4101
4102 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4103 {
4104         return 0;
4105 }
4106
4107 static inline void
4108 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4109
4110 static inline void
4111 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4112
4113 static inline void
4114 util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4115                 bool task_sleep) {}
4116 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
4117
4118 #endif /* CONFIG_SMP */
4119
4120 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4121 {
4122 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4123         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4124
4125         if (d < 0)
4126                 d = -d;
4127
4128         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4129                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4130 #endif
4131 }
4132
4133 static void
4134 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4135 {
4136         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4137
4138         /*
4139          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4140          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4141          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4142          * stays open at the end.
4143          */
4144         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4145                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4146
4147         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4148         if (!initial) {
4149                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
4150
4151                 /*
4152                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4153                  * for a gentler effect of sleepers:
4154                  */
4155                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4156                         thresh >>= 1;
4157
4158                 vruntime -= thresh;
4159         }
4160
4161         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4162         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4163 }
4164
4165 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4166
4167 static inline void check_schedstat_required(void)
4168 {
4169 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4170         if (schedstat_enabled())
4171                 return;
4172
4173         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
4174         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
4175                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
4176                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
4177                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
4178                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
4179                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
4180                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
4181                              "kernel parameter schedstats=enable or "
4182                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
4183         }
4184 #endif
4185 }
4186
4187 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
4188
4189 /*
4190  * MIGRATION
4191  *
4192  *      dequeue
4193  *        update_curr()
4194  *          update_min_vruntime()
4195  *        vruntime -= min_vruntime
4196  *
4197  *      enqueue
4198  *        update_curr()
4199  *          update_min_vruntime()
4200  *        vruntime += min_vruntime
4201  *
4202  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4203  * min_vruntime are up-to-date.
4204  *
4205  * WAKEUP (remote)
4206  *
4207  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4208  *        vruntime -= min_vruntime
4209  *
4210  *      enqueue
4211  *        update_curr()
4212  *          update_min_vruntime()
4213  *        vruntime += min_vruntime
4214  *
4215  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4216  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4217  */
4218
4219 static void
4220 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4221 {
4222         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4223         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4224
4225         /*
4226          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4227          * update_curr().
4228          */
4229         if (renorm && curr)
4230                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4231
4232         update_curr(cfs_rq);
4233
4234         /*
4235          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4236          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4237          * placed in the past could significantly boost this task to the
4238          * fairness detriment of existing tasks.
4239          */
4240         if (renorm && !curr)
4241                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4242
4243         /*
4244          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4245          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4246          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4247          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4248          *     its group cfs_rq
4249          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4250          */
4251         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4252         se_update_runnable(se);
4253         update_cfs_group(se);
4254         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4255
4256         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4257                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4258
4259         check_schedstat_required();
4260         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
4261         check_spread(cfs_rq, se);
4262         if (!curr)
4263                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4264         se->on_rq = 1;
4265
4266         /*
4267          * When bandwidth control is enabled, cfs might have been removed
4268          * because of a parent been throttled but cfs->nr_running > 1. Try to
4269          * add it unconditionally.
4270          */
4271         if (cfs_rq->nr_running == 1 || cfs_bandwidth_used())
4272                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4273
4274         if (cfs_rq->nr_running == 1)
4275                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4276 }
4277
4278 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4279 {
4280         for_each_sched_entity(se) {
4281                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4282                 if (cfs_rq->last != se)
4283                         break;
4284
4285                 cfs_rq->last = NULL;
4286         }
4287 }
4288
4289 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4290 {
4291         for_each_sched_entity(se) {
4292                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4293                 if (cfs_rq->next != se)
4294                         break;
4295
4296                 cfs_rq->next = NULL;
4297         }
4298 }
4299
4300 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4301 {
4302         for_each_sched_entity(se) {
4303                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4304                 if (cfs_rq->skip != se)
4305                         break;
4306
4307                 cfs_rq->skip = NULL;
4308         }
4309 }
4310
4311 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4312 {
4313         if (cfs_rq->last == se)
4314                 __clear_buddies_last(se);
4315
4316         if (cfs_rq->next == se)
4317                 __clear_buddies_next(se);
4318
4319         if (cfs_rq->skip == se)
4320                 __clear_buddies_skip(se);
4321 }
4322
4323 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4324
4325 static void
4326 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4327 {
4328         /*
4329          * Update run-time statistics of the 'current'.
4330          */
4331         update_curr(cfs_rq);
4332
4333         /*
4334          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4335          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4336          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4337          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4338          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4339          *     of its group cfs_rq.
4340          */
4341         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4342         se_update_runnable(se);
4343
4344         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4345
4346         clear_buddies(cfs_rq, se);
4347
4348         if (se != cfs_rq->curr)
4349                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4350         se->on_rq = 0;
4351         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4352
4353         /*
4354          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4355          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4356          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4357          * can move min_vruntime forward still more.
4358          */
4359         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4360                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4361
4362         /* return excess runtime on last dequeue */
4363         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4364
4365         update_cfs_group(se);
4366
4367         /*
4368          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4369          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4370          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4371          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4372          */
4373         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4374                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4375 }
4376
4377 /*
4378  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4379  */
4380 static void
4381 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4382 {
4383         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4384         struct sched_entity *se;
4385         s64 delta;
4386
4387         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4388         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4389         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4390                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4391                 /*
4392                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4393                  * re-elected due to buddy favours.
4394                  */
4395                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4396                 return;
4397         }
4398
4399         /*
4400          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4401          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4402          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4403          */
4404         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4405                 return;
4406
4407         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4408         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4409
4410         if (delta < 0)
4411                 return;
4412
4413         if (delta > ideal_runtime)
4414                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4415 }
4416
4417 static void
4418 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4419 {
4420         clear_buddies(cfs_rq, se);
4421
4422         /* 'current' is not kept within the tree. */
4423         if (se->on_rq) {
4424                 /*
4425                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4426                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4427                  * runqueue.
4428                  */
4429                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4430                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4431                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4432         }
4433
4434         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4435         cfs_rq->curr = se;
4436
4437         /*
4438          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4439          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4440          * when there are only lesser-weight tasks around):
4441          */
4442         if (schedstat_enabled() &&
4443             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4444                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4445                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4446                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4447         }
4448
4449         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4450 }
4451
4452 static int
4453 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4454
4455 /*
4456  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4457  * 1) keep things fair between processes/task groups
4458  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4459  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4460  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4461  */
4462 static struct sched_entity *
4463 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4464 {
4465         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4466         struct sched_entity *se;
4467
4468         /*
4469          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4470          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4471          */
4472         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4473                 left = curr;
4474
4475         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4476
4477         /*
4478          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4479          * be done without getting too unfair.
4480          */
4481         if (cfs_rq->skip && cfs_rq->skip == se) {
4482                 struct sched_entity *second;
4483
4484                 if (se == curr) {
4485                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4486                 } else {
4487                         second = __pick_next_entity(se);
4488                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4489                                 second = curr;
4490                 }
4491
4492                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4493                         se = second;
4494         }
4495
4496         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1) {
4497                 /*
4498                  * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4499                  */
4500                 se = cfs_rq->next;
4501         } else if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1) {
4502                 /*
4503                  * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4504                  */
4505                 se = cfs_rq->last;
4506         }
4507
4508         return se;
4509 }
4510
4511 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4512
4513 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4514 {
4515         /*
4516          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4517          * was not called and update_curr() has to be done:
4518          */
4519         if (prev->on_rq)
4520                 update_curr(cfs_rq);
4521
4522         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4523         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4524
4525         check_spread(cfs_rq, prev);
4526
4527         if (prev->on_rq) {
4528                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4529                 /* Put 'current' back into the tree. */
4530                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4531                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4532                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4533         }
4534         cfs_rq->curr = NULL;
4535 }
4536
4537 static void
4538 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4539 {
4540         /*
4541          * Update run-time statistics of the 'current'.
4542          */
4543         update_curr(cfs_rq);
4544
4545         /*
4546          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4547          */
4548         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4549         update_cfs_group(curr);
4550
4551 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4552         /*
4553          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4554          * validating it and just reschedule.
4555          */
4556         if (queued) {
4557                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4558                 return;
4559         }
4560         /*
4561          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4562          */
4563         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4564                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4565                 return;
4566 #endif
4567
4568         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4569                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4570 }
4571
4572
4573 /**************************************************
4574  * CFS bandwidth control machinery
4575  */
4576
4577 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4578
4579 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4580 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4581
4582 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4583 {
4584         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4585 }
4586
4587 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4588 {
4589         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4590 }
4591
4592 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4593 {
4594         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4595 }
4596 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4597 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4598 {
4599         return true;
4600 }
4601
4602 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4603 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4604 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4605
4606 /*
4607  * default period for cfs group bandwidth.
4608  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4609  */
4610 static inline u64 default_cfs_period(void)
4611 {
4612         return 100000000ULL;
4613 }
4614
4615 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4616 {
4617         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4618 }
4619
4620 /*
4621  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
4622  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
4623  * around rq->lock.
4624  *
4625  * requires cfs_b->lock
4626  */
4627 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4628 {
4629         if (unlikely(cfs_b->quota == RUNTIME_INF))
4630                 return;
4631
4632         cfs_b->runtime += cfs_b->quota;
4633         cfs_b->runtime = min(cfs_b->runtime, cfs_b->quota + cfs_b->burst);
4634 }
4635
4636 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4637 {
4638         return &tg->cfs_bandwidth;
4639 }
4640
4641 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4642 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4643                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
4644 {
4645         u64 min_amount, amount = 0;
4646
4647         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4648
4649         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4650         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
4651
4652         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4653                 amount = min_amount;
4654         else {
4655                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4656
4657                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4658                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4659                         cfs_b->runtime -= amount;
4660                         cfs_b->idle = 0;
4661                 }
4662         }
4663
4664         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4665
4666         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4667 }
4668
4669 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4670 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4671 {
4672         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4673         int ret;
4674
4675         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4676         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
4677         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4678
4679         return ret;
4680 }
4681
4682 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4683 {
4684         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4685         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4686
4687         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4688                 return;
4689
4690         if (cfs_rq->throttled)
4691                 return;
4692         /*
4693          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4694          * hierarchy can be throttled
4695          */
4696         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4697                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4698 }
4699
4700 static __always_inline
4701 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4702 {
4703         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4704                 return;
4705
4706         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4707 }
4708
4709 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4710 {
4711         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4712 }
4713
4714 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4715 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4716 {
4717         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4718 }
4719
4720 /*
4721  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4722  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4723  * load-balance operations.
4724  */
4725 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4726                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4727 {
4728         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4729
4730         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4731         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4732
4733         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4734                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4735 }
4736
4737 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4738 {
4739         struct rq *rq = data;
4740         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4741
4742         cfs_rq->throttle_count--;
4743         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4744                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4745                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4746
4747                 /* Add cfs_rq with load or one or more already running entities to the list */
4748                 if (!cfs_rq_is_decayed(cfs_rq) || cfs_rq->nr_running)
4749                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4750         }
4751
4752         return 0;
4753 }
4754
4755 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4756 {
4757         struct rq *rq = data;
4758         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4759
4760         /* group is entering throttled state, stop time */
4761         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4762                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4763                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4764         }
4765         cfs_rq->throttle_count++;
4766
4767         return 0;
4768 }
4769
4770 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4771 {
4772         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4773         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4774         struct sched_entity *se;
4775         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
4776
4777         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4778         /* This will start the period timer if necessary */
4779         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
4780                 /*
4781                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
4782                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
4783                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
4784                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
4785                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
4786                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
4787                  */
4788                 dequeue = 0;
4789         } else {
4790                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
4791                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4792         }
4793         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4794
4795         if (!dequeue)
4796                 return false;  /* Throttle no longer required. */
4797
4798         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4799
4800         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4801         rcu_read_lock();
4802         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4803         rcu_read_unlock();
4804
4805         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4806         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4807         for_each_sched_entity(se) {
4808                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4809                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4810                 if (!se->on_rq)
4811                         goto done;
4812
4813                 dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4814
4815                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4816                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4817
4818                 if (qcfs_rq->load.weight) {
4819                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4820                         se = parent_entity(se);
4821                         break;
4822                 }
4823         }
4824
4825         for_each_sched_entity(se) {
4826                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4827                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4828                 if (!se->on_rq)
4829                         goto done;
4830
4831                 update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
4832                 se_update_runnable(se);
4833
4834                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4835                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4836         }
4837
4838         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
4839         sub_nr_running(rq, task_delta);
4840
4841 done:
4842         /*
4843          * Note: distribution will already see us throttled via the
4844          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
4845          */
4846         cfs_rq->throttled = 1;
4847         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4848         return true;
4849 }
4850
4851 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4852 {
4853         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4854         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4855         struct sched_entity *se;
4856         long task_delta, idle_task_delta;
4857
4858         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4859
4860         cfs_rq->throttled = 0;
4861
4862         update_rq_clock(rq);
4863
4864         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4865         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4866         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4867         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4868
4869         /* update hierarchical throttle state */
4870         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4871
4872         if (!cfs_rq->load.weight)
4873                 return;
4874
4875         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4876         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4877         for_each_sched_entity(se) {
4878                 if (se->on_rq)
4879                         break;
4880                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4881                 enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4882
4883                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4884                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4885
4886                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4887                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4888                         goto unthrottle_throttle;
4889         }
4890
4891         for_each_sched_entity(se) {
4892                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4893
4894                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4895                 se_update_runnable(se);
4896
4897                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4898                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4899
4900
4901                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4902                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4903                         goto unthrottle_throttle;
4904
4905                 /*
4906                  * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
4907                  * list. Add it back to not break the leaf list.
4908                  */
4909                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
4910                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4911         }
4912
4913         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
4914         add_nr_running(rq, task_delta);
4915
4916 unthrottle_throttle:
4917         /*
4918          * The cfs_rq_throttled() breaks in the above iteration can result in
4919          * incomplete leaf list maintenance, resulting in triggering the
4920          * assertion below.
4921          */
4922         for_each_sched_entity(se) {
4923                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4924
4925                 if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
4926                         break;
4927         }
4928
4929         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
4930
4931         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4932         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4933                 resched_curr(rq);
4934 }
4935
4936 static void distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4937 {
4938         struct cfs_rq *cfs_rq;
4939         u64 runtime, remaining = 1;
4940
4941         rcu_read_lock();
4942         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4943                                 throttled_list) {
4944                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4945                 struct rq_flags rf;
4946
4947                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
4948                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4949                         goto next;
4950
4951                 /* By the above check, this should never be true */
4952                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
4953
4954                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4955                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4956                 if (runtime > cfs_b->runtime)
4957                         runtime = cfs_b->runtime;
4958                 cfs_b->runtime -= runtime;
4959                 remaining = cfs_b->runtime;
4960                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4961
4962                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4963
4964                 /* we check whether we're throttled above */
4965                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4966                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4967
4968 next:
4969                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
4970
4971                 if (!remaining)
4972                         break;
4973         }
4974         rcu_read_unlock();
4975 }
4976
4977 /*
4978  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4979  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4980  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4981  * used to track this state.
4982  */
4983 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
4984 {
4985         int throttled;
4986
4987         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4988         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4989                 goto out_deactivate;
4990
4991         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4992         cfs_b->nr_periods += overrun;
4993
4994         /* Refill extra burst quota even if cfs_b->idle */
4995         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4996
4997         /*
4998          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4999          * we're going inactive then everything else can be deferred
5000          */
5001         if (cfs_b->idle && !throttled)
5002                 goto out_deactivate;
5003
5004         if (!throttled) {
5005                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
5006                 cfs_b->idle = 1;
5007                 return 0;
5008         }
5009
5010         /* account preceding periods in which throttling occurred */
5011         cfs_b->nr_throttled += overrun;
5012
5013         /*
5014          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
5015          */
5016         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
5017                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5018                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
5019                 distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5020                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5021
5022                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5023         }
5024
5025         /*
5026          * While we are ensured activity in the period following an
5027          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
5028          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
5029          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
5030          */
5031         cfs_b->idle = 0;
5032
5033         return 0;
5034
5035 out_deactivate:
5036         return 1;
5037 }
5038
5039 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
5040 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
5041 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
5042 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
5043 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
5044 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
5045
5046 /*
5047  * Are we near the end of the current quota period?
5048  *
5049  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
5050  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
5051  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
5052  */
5053 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
5054 {
5055         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
5056         u64 remaining;
5057
5058         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
5059         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
5060                 return 1;
5061
5062         /* is a quota refresh about to occur? */
5063         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
5064         if (remaining < min_expire)
5065                 return 1;
5066
5067         return 0;
5068 }
5069
5070 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5071 {
5072         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
5073
5074         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
5075         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
5076                 return;
5077
5078         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
5079         if (cfs_b->slack_started)
5080                 return;
5081         cfs_b->slack_started = true;
5082
5083         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
5084                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
5085                         HRTIMER_MODE_REL);
5086 }
5087
5088 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
5089 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5090 {
5091         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5092         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
5093
5094         if (slack_runtime <= 0)
5095                 return;
5096
5097         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5098         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
5099                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5100
5101                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5102                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5103                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5104                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5105         }
5106         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5107
5108         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5109         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5110 }
5111
5112 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5113 {
5114         if (!cfs_bandwidth_used())
5115                 return;
5116
5117         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5118                 return;
5119
5120         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5121 }
5122
5123 /*
5124  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5125  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5126  */
5127 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5128 {
5129         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5130         unsigned long flags;
5131
5132         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5133         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5134         cfs_b->slack_started = false;
5135
5136         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5137                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5138                 return;
5139         }
5140
5141         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5142                 runtime = cfs_b->runtime;
5143
5144         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5145
5146         if (!runtime)
5147                 return;
5148
5149         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5150 }
5151
5152 /*
5153  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5154  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5155  * runtime as update_curr() throttling can not trigger until it's on-rq.
5156  */
5157 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5158 {
5159         if (!cfs_bandwidth_used())
5160                 return;
5161
5162         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5163         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5164                 return;
5165
5166         /* ensure the group is not already throttled */
5167         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5168                 return;
5169
5170         /* update runtime allocation */
5171         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5172         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5173                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5174 }
5175
5176 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5177 {
5178         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5179
5180         if (!cfs_bandwidth_used())
5181                 return;
5182
5183         if (!tg->parent)
5184                 return;
5185
5186         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5187         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5188
5189         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5190         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
5191 }
5192
5193 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5194 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5195 {
5196         if (!cfs_bandwidth_used())
5197                 return false;
5198
5199         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5200                 return false;
5201
5202         /*
5203          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5204          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5205          */
5206         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5207                 return true;
5208
5209         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5210 }
5211
5212 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5213 {
5214         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5215                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5216
5217         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5218
5219         return HRTIMER_NORESTART;
5220 }
5221
5222 extern const u64 max_cfs_quota_period;
5223
5224 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5225 {
5226         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5227                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5228         unsigned long flags;
5229         int overrun;
5230         int idle = 0;
5231         int count = 0;
5232
5233         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5234         for (;;) {
5235                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5236                 if (!overrun)
5237                         break;
5238
5239                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
5240
5241                 if (++count > 3) {
5242                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
5243
5244                         /*
5245                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
5246                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
5247                          * to fail.
5248                          */
5249                         new = old * 2;
5250                         if (new < max_cfs_quota_period) {
5251                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
5252                                 cfs_b->quota *= 2;
5253                                 cfs_b->burst *= 2;
5254
5255                                 pr_warn_ratelimited(
5256         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5257                                         smp_processor_id(),
5258                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
5259                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5260                         } else {
5261                                 pr_warn_ratelimited(
5262         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5263                                         smp_processor_id(),
5264                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
5265                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5266                         }
5267
5268                         /* reset count so we don't come right back in here */
5269                         count = 0;
5270                 }
5271         }
5272         if (idle)
5273                 cfs_b->period_active = 0;
5274         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5275
5276         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5277 }
5278
5279 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5280 {
5281         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5282         cfs_b->runtime = 0;
5283         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5284         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5285         cfs_b->burst = 0;
5286
5287         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5288         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5289         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5290         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5291         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5292         cfs_b->slack_started = false;
5293 }
5294
5295 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5296 {
5297         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5298         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5299 }
5300
5301 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5302 {
5303         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5304
5305         if (cfs_b->period_active)
5306                 return;
5307
5308         cfs_b->period_active = 1;
5309         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5310         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5311 }
5312
5313 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5314 {
5315         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5316         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5317                 return;
5318
5319         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5320         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5321 }
5322
5323 /*
5324  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5325  *
5326  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5327  * bits doesn't do much.
5328  */
5329
5330 /* cpu online callback */
5331 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5332 {
5333         struct task_group *tg;
5334
5335         lockdep_assert_rq_held(rq);
5336
5337         rcu_read_lock();
5338         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5339                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5340                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5341
5342                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5343                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5344                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5345         }
5346         rcu_read_unlock();
5347 }
5348
5349 /* cpu offline callback */
5350 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5351 {
5352         struct task_group *tg;
5353
5354         lockdep_assert_rq_held(rq);
5355
5356         rcu_read_lock();
5357         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5358                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5359
5360                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5361                         continue;
5362
5363                 /*
5364                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5365                  * there's some valid quota amount
5366                  */
5367                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5368                 /*
5369                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5370                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5371                  */
5372                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5373
5374                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5375                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5376         }
5377         rcu_read_unlock();
5378 }
5379
5380 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5381
5382 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5383 {
5384         return false;
5385 }
5386
5387 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5388 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5389 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5390 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5391 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5392
5393 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5394 {
5395         return 0;
5396 }
5397
5398 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5399 {
5400         return 0;
5401 }
5402
5403 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5404                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5405 {
5406         return 0;
5407 }
5408
5409 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5410
5411 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5412 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5413 #endif
5414
5415 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5416 {
5417         return NULL;
5418 }
5419 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5420 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5421 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5422
5423 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5424
5425 /**************************************************
5426  * CFS operations on tasks:
5427  */
5428
5429 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5430 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5431 {
5432         struct sched_entity *se = &p->se;
5433         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5434
5435         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5436
5437         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5438                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5439                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5440                 s64 delta = slice - ran;
5441
5442                 if (delta < 0) {
5443                         if (task_current(rq, p))
5444                                 resched_curr(rq);
5445                         return;
5446                 }
5447                 hrtick_start(rq, delta);
5448         }
5449 }
5450
5451 /*
5452  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5453  * current task is from our class and nr_running is low enough
5454  * to matter.
5455  */
5456 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5457 {
5458         struct task_struct *curr = rq->curr;
5459
5460         if (!hrtick_enabled_fair(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5461                 return;
5462
5463         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5464                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5465 }
5466 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5467 static inline void
5468 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5469 {
5470 }
5471
5472 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5473 {
5474 }
5475 #endif
5476
5477 #ifdef CONFIG_SMP
5478 static inline unsigned long cpu_util(int cpu);
5479
5480 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5481 {
5482         return !fits_capacity(cpu_util(cpu), capacity_of(cpu));
5483 }
5484
5485 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5486 {
5487         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
5488                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5489                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
5490         }
5491 }
5492 #else
5493 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5494 #endif
5495
5496 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
5497 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
5498 {
5499         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
5500                         rq->nr_running);
5501 }
5502
5503 #ifdef CONFIG_SMP
5504 static int sched_idle_cpu(int cpu)
5505 {
5506         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
5507 }
5508 #endif
5509
5510 /*
5511  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5512  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5513  * then put the task into the rbtree:
5514  */
5515 static void
5516 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5517 {
5518         struct cfs_rq *cfs_rq;
5519         struct sched_entity *se = &p->se;
5520         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5521         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
5522
5523         /*
5524          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5525          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5526          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5527          * estimated utilization, before we update schedutil.
5528          */
5529         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5530
5531         /*
5532          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5533          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5534          * passed.
5535          */
5536         if (p->in_iowait)
5537                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5538
5539         for_each_sched_entity(se) {
5540                 if (se->on_rq)
5541                         break;
5542                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5543                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5544
5545                 cfs_rq->h_nr_running++;
5546                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5547
5548                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5549                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5550                         goto enqueue_throttle;
5551
5552                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5553         }
5554
5555         for_each_sched_entity(se) {
5556                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5557
5558                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5559                 se_update_runnable(se);
5560                 update_cfs_group(se);
5561
5562                 cfs_rq->h_nr_running++;
5563                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5564
5565                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5566                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5567                         goto enqueue_throttle;
5568
5569                /*
5570                 * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
5571                 * list. Add it back to not break the leaf list.
5572                 */
5573                if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5574                        list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5575         }
5576
5577         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5578         add_nr_running(rq, 1);
5579
5580         /*
5581          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5582          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5583          * ability to cross the overutilized threshold, which will
5584          * result in the load balancer ruining all the task placement
5585          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5586          * for the first enqueue operation of new tasks during the
5587          * overutilized flag detection.
5588          *
5589          * A better way of solving this problem would be to wait for
5590          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5591          * into account, but that is not straightforward to implement,
5592          * and the following generally works well enough in practice.
5593          */
5594         if (!task_new)
5595                 update_overutilized_status(rq);
5596
5597 enqueue_throttle:
5598         if (cfs_bandwidth_used()) {
5599                 /*
5600                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5601                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5602                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5603                  * below.
5604                  */
5605                 for_each_sched_entity(se) {
5606                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5607
5608                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5609                                 break;
5610                 }
5611         }
5612
5613         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5614
5615         hrtick_update(rq);
5616 }
5617
5618 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5619
5620 /*
5621  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5622  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5623  * update the fair scheduling stats:
5624  */
5625 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5626 {
5627         struct cfs_rq *cfs_rq;
5628         struct sched_entity *se = &p->se;
5629         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5630         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5631         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
5632
5633         util_est_dequeue(&rq->cfs, p);
5634
5635         for_each_sched_entity(se) {
5636                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5637                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5638
5639                 cfs_rq->h_nr_running--;
5640                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5641
5642                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5643                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5644                         goto dequeue_throttle;
5645
5646                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5647                 if (cfs_rq->load.weight) {
5648                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5649                         se = parent_entity(se);
5650                         /*
5651                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5652                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5653                          */
5654                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5655                                 set_next_buddy(se);
5656                         break;
5657                 }
5658                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5659         }
5660
5661         for_each_sched_entity(se) {
5662                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5663
5664                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5665                 se_update_runnable(se);
5666                 update_cfs_group(se);
5667
5668                 cfs_rq->h_nr_running--;
5669                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5670
5671                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5672                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5673                         goto dequeue_throttle;
5674
5675         }
5676
5677         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5678         sub_nr_running(rq, 1);
5679
5680         /* balance early to pull high priority tasks */
5681         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
5682                 rq->next_balance = jiffies;
5683
5684 dequeue_throttle:
5685         util_est_update(&rq->cfs, p, task_sleep);
5686         hrtick_update(rq);
5687 }
5688
5689 #ifdef CONFIG_SMP
5690
5691 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5692 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5693 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5694
5695 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5696
5697 static struct {
5698         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5699         atomic_t nr_cpus;
5700         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5701         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5702         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5703 } nohz ____cacheline_aligned;
5704
5705 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5706
5707 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
5708 {
5709         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
5710 }
5711
5712 /*
5713  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
5714  * @cpu: the CPU which load is requested
5715  * @p: the task which load should be discounted
5716  *
5717  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
5718  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
5719  * CPU.
5720  *
5721  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
5722  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
5723  * load.
5724  */
5725 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5726 {
5727         struct cfs_rq *cfs_rq;
5728         unsigned int load;
5729
5730         /* Task has no contribution or is new */
5731         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5732                 return cpu_load(rq);
5733
5734         cfs_rq = &rq->cfs;
5735         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
5736
5737         /* Discount task's util from CPU's util */
5738         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
5739
5740         return load;
5741 }
5742
5743 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
5744 {
5745         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
5746 }
5747
5748 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5749 {
5750         struct cfs_rq *cfs_rq;
5751         unsigned int runnable;
5752
5753         /* Task has no contribution or is new */
5754         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5755                 return cpu_runnable(rq);
5756
5757         cfs_rq = &rq->cfs;
5758         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
5759
5760         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
5761         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
5762
5763         return runnable;
5764 }
5765
5766 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5767 {
5768         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5769 }
5770
5771 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5772 {
5773         /*
5774          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5775          * jiffy will not have built up many flips.
5776          */
5777         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5778                 current->wakee_flips >>= 1;
5779                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5780         }
5781
5782         if (current->last_wakee != p) {
5783                 current->last_wakee = p;
5784                 current->wakee_flips++;
5785         }
5786 }
5787
5788 /*
5789  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5790  *
5791  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5792  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5793  *
5794  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5795  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5796  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5797  *
5798  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5799  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5800  *
5801  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5802  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5803  * socket size.
5804  */
5805 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5806 {
5807         unsigned int master = current->wakee_flips;
5808         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5809         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
5810
5811         if (master < slave)
5812                 swap(master, slave);
5813         if (slave < factor || master < slave * factor)
5814                 return 0;
5815         return 1;
5816 }
5817
5818 /*
5819  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5820  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5821  * CPU.
5822  *
5823  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5824  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5825  *
5826  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5827  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5828  *                        for the overloaded case.
5829  */
5830 static int
5831 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5832 {
5833         /*
5834          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5835          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5836          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5837          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5838          *
5839          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5840          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5841          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5842          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5843          * on one CPU.
5844          */
5845         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5846                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5847
5848         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5849                 return this_cpu;
5850
5851         if (available_idle_cpu(prev_cpu))
5852                 return prev_cpu;
5853
5854         return nr_cpumask_bits;
5855 }
5856
5857 static int
5858 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5859                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5860 {
5861         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5862         unsigned long task_load;
5863
5864         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
5865
5866         if (sync) {
5867                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5868
5869                 if (current_load > this_eff_load)
5870                         return this_cpu;
5871
5872                 this_eff_load -= current_load;
5873         }
5874
5875         task_load = task_h_load(p);
5876
5877         this_eff_load += task_load;
5878         if (sched_feat(WA_BIAS))
5879                 this_eff_load *= 100;
5880         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5881
5882         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
5883         prev_eff_load -= task_load;
5884         if (sched_feat(WA_BIAS))
5885                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5886         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5887
5888         /*
5889          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5890          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5891          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5892          * idle.
5893          */
5894         if (sync)
5895                 prev_eff_load += 1;
5896
5897         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5898 }
5899
5900 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5901                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5902 {
5903         int target = nr_cpumask_bits;
5904
5905         if (sched_feat(WA_IDLE))
5906                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5907
5908         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5909                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5910
5911         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5912         if (target == nr_cpumask_bits)
5913                 return prev_cpu;
5914
5915         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5916         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5917         return target;
5918 }
5919
5920 static struct sched_group *
5921 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
5922
5923 /*
5924  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
5925  */
5926 static int
5927 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5928 {
5929         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5930         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5931         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5932         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5933         int shallowest_idle_cpu = -1;
5934         int i;
5935
5936         /* Check if we have any choice: */
5937         if (group->group_weight == 1)
5938                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5939
5940         /* Traverse only the allowed CPUs */
5941         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
5942                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
5943
5944                 if (!sched_core_cookie_match(rq, p))
5945                         continue;
5946
5947                 if (sched_idle_cpu(i))
5948                         return i;
5949
5950                 if (available_idle_cpu(i)) {
5951                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5952                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5953                                 /*
5954                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5955                                  * has the smallest exit latency irrespective
5956                                  * of any idle timestamp.
5957                                  */
5958                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5959                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5960                                 shallowest_idle_cpu = i;
5961                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5962                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5963                                 /*
5964                                  * If equal or no active idle state, then
5965                                  * the most recently idled CPU might have
5966                                  * a warmer cache.
5967                                  */
5968                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5969                                 shallowest_idle_cpu = i;
5970                         }
5971                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5972                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
5973                         if (load < min_load) {
5974                                 min_load = load;
5975                                 least_loaded_cpu = i;
5976                         }
5977                 }
5978         }
5979
5980         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5981 }
5982
5983 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5984                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
5985 {
5986         int new_cpu = cpu;
5987
5988         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
5989                 return prev_cpu;
5990
5991         /*
5992          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
5993          * prev_cpu's last_update_time.
5994          */
5995         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
5996                 sync_entity_load_avg(&p->se);
5997
5998         while (sd) {
5999                 struct sched_group *group;
6000                 struct sched_domain *tmp;
6001                 int weight;
6002
6003                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6004                         sd = sd->child;
6005                         continue;
6006                 }
6007
6008                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
6009                 if (!group) {
6010                         sd = sd->child;
6011                         continue;
6012                 }
6013
6014                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6015                 if (new_cpu == cpu) {
6016                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6017                         sd = sd->child;
6018                         continue;
6019                 }
6020
6021                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6022                 cpu = new_cpu;
6023                 weight = sd->span_weight;
6024                 sd = NULL;
6025                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6026                         if (weight <= tmp->span_weight)
6027                                 break;
6028                         if (tmp->flags & sd_flag)
6029                                 sd = tmp;
6030                 }
6031         }
6032
6033         return new_cpu;
6034 }
6035
6036 static inline int __select_idle_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
6037 {
6038         if ((available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu)) &&
6039             sched_cpu_cookie_match(cpu_rq(cpu), p))
6040                 return cpu;
6041
6042         return -1;
6043 }
6044
6045 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6046 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
6047 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
6048
6049 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6050 {
6051         struct sched_domain_shared *sds;
6052
6053         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6054         if (sds)
6055                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6056 }
6057
6058 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6059 {
6060         struct sched_domain_shared *sds;
6061
6062         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6063         if (sds)
6064                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6065
6066         return def;
6067 }
6068
6069 /*
6070  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6071  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6072  *
6073  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6074  * state should be fairly cheap.
6075  */
6076 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6077 {
6078         int core = cpu_of(rq);
6079         int cpu;
6080
6081         rcu_read_lock();
6082         if (test_idle_cores(core, true))
6083                 goto unlock;
6084
6085         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6086                 if (cpu == core)
6087                         continue;
6088
6089                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6090                         goto unlock;
6091         }
6092
6093         set_idle_cores(core, 1);
6094 unlock:
6095         rcu_read_unlock();
6096 }
6097
6098 /*
6099  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6100  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6101  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6102  */
6103 static int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6104 {
6105         bool idle = true;
6106         int cpu;
6107
6108         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6109                 return __select_idle_cpu(core, p);
6110
6111         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6112                 if (!available_idle_cpu(cpu)) {
6113                         idle = false;
6114                         if (*idle_cpu == -1) {
6115                                 if (sched_idle_cpu(cpu) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
6116                                         *idle_cpu = cpu;
6117                                         break;
6118                                 }
6119                                 continue;
6120                         }
6121                         break;
6122                 }
6123                 if (*idle_cpu == -1 && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6124                         *idle_cpu = cpu;
6125         }
6126
6127         if (idle)
6128                 return core;
6129
6130         cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
6131         return -1;
6132 }
6133
6134 /*
6135  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6136  */
6137 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6138 {
6139         int cpu;
6140
6141         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6142                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr) ||
6143                     !cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
6144                         continue;
6145                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6146                         return cpu;
6147         }
6148
6149         return -1;
6150 }
6151
6152 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6153
6154 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6155 {
6156 }
6157
6158 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6159 {
6160         return def;
6161 }
6162
6163 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6164 {
6165         return __select_idle_cpu(core, p);
6166 }
6167
6168 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6169 {
6170         return -1;
6171 }
6172
6173 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6174
6175 /*
6176  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6177  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6178  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6179  */
6180 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, bool has_idle_core, int target)
6181 {
6182         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6183         int i, cpu, idle_cpu = -1, nr = INT_MAX;
6184         struct rq *this_rq = this_rq();
6185         int this = smp_processor_id();
6186         struct sched_domain *this_sd;
6187         u64 time = 0;
6188
6189         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6190         if (!this_sd)
6191                 return -1;
6192
6193         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6194
6195         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6196                 u64 avg_cost, avg_idle, span_avg;
6197                 unsigned long now = jiffies;
6198
6199                 /*
6200                  * If we're busy, the assumption that the last idle period
6201                  * predicts the future is flawed; age away the remaining
6202                  * predicted idle time.
6203                  */
6204                 if (unlikely(this_rq->wake_stamp < now)) {
6205                         while (this_rq->wake_stamp < now && this_rq->wake_avg_idle) {
6206                                 this_rq->wake_stamp++;
6207                                 this_rq->wake_avg_idle >>= 1;
6208                         }
6209                 }
6210
6211                 avg_idle = this_rq->wake_avg_idle;
6212                 avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6213
6214                 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6215                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6216                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6217                 else
6218                         nr = 4;
6219
6220                 time = cpu_clock(this);
6221         }
6222
6223         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target + 1) {
6224                 if (has_idle_core) {
6225                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
6226                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6227                                 return i;
6228
6229                 } else {
6230                         if (!--nr)
6231                                 return -1;
6232                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
6233                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
6234                                 break;
6235                 }
6236         }
6237
6238         if (has_idle_core)
6239                 set_idle_cores(target, false);
6240
6241         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6242                 time = cpu_clock(this) - time;
6243
6244                 /*
6245                  * Account for the scan cost of wakeups against the average
6246                  * idle time.
6247                  */
6248                 this_rq->wake_avg_idle -= min(this_rq->wake_avg_idle, time);
6249
6250                 update_avg(&this_sd->avg_scan_cost, time);
6251         }
6252
6253         return idle_cpu;
6254 }
6255
6256 /*
6257  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
6258  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
6259  * maximize capacity.
6260  */
6261 static int
6262 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6263 {
6264         unsigned long task_util, best_cap = 0;
6265         int cpu, best_cpu = -1;
6266         struct cpumask *cpus;
6267
6268         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6269         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6270
6271         task_util = uclamp_task_util(p);
6272
6273         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6274                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
6275
6276                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
6277                         continue;
6278                 if (fits_capacity(task_util, cpu_cap))
6279                         return cpu;
6280
6281                 if (cpu_cap > best_cap) {
6282                         best_cap = cpu_cap;
6283                         best_cpu = cpu;
6284                 }
6285         }
6286
6287         return best_cpu;
6288 }
6289
6290 static inline bool asym_fits_capacity(int task_util, int cpu)
6291 {
6292         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
6293                 return fits_capacity(task_util, capacity_of(cpu));
6294
6295         return true;
6296 }
6297
6298 /*
6299  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6300  */
6301 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6302 {
6303         bool has_idle_core = false;
6304         struct sched_domain *sd;
6305         unsigned long task_util;
6306         int i, recent_used_cpu;
6307
6308         /*
6309          * On asymmetric system, update task utilization because we will check
6310          * that the task fits with cpu's capacity.
6311          */
6312         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6313                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6314                 task_util = uclamp_task_util(p);
6315         }
6316
6317         /*
6318          * per-cpu select_idle_mask usage
6319          */
6320         lockdep_assert_irqs_disabled();
6321
6322         if ((available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target)) &&
6323             asym_fits_capacity(task_util, target))
6324                 return target;
6325
6326         /*
6327          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6328          */
6329         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
6330             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)) &&
6331             asym_fits_capacity(task_util, prev))
6332                 return prev;
6333
6334         /*
6335          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
6336          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
6337          * The assumption is that the wakee queued work for the
6338          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
6339          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
6340          * pattern is IO completions.
6341          */
6342         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
6343             prev == smp_processor_id() &&
6344             this_rq()->nr_running <= 1) {
6345                 return prev;
6346         }
6347
6348         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6349         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6350         p->recent_used_cpu = prev;
6351         if (recent_used_cpu != prev &&
6352             recent_used_cpu != target &&
6353             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6354             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
6355             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr) &&
6356             asym_fits_capacity(task_util, recent_used_cpu)) {
6357                 /*
6358                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6359                  * candidate for the next wake:
6360                  */
6361                 p->recent_used_cpu = prev;
6362                 return recent_used_cpu;
6363         }
6364
6365         /*
6366          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
6367          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
6368          */
6369         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6370                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
6371                 /*
6372                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
6373                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
6374                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
6375                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
6376                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
6377                  * capacity path.
6378                  */
6379                 if (sd) {
6380                         i = select_idle_capacity(p, sd, target);
6381                         return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
6382                 }
6383         }
6384
6385         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6386         if (!sd)
6387                 return target;
6388
6389         if (sched_smt_active()) {
6390                 has_idle_core = test_idle_cores(target, false);
6391
6392                 if (!has_idle_core && cpus_share_cache(prev, target)) {
6393                         i = select_idle_smt(p, sd, prev);
6394                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6395                                 return i;
6396                 }
6397         }
6398
6399         i = select_idle_cpu(p, sd, has_idle_core, target);
6400         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6401                 return i;
6402
6403         return target;
6404 }
6405
6406 /**
6407  * cpu_util - Estimates the amount of capacity of a CPU used by CFS tasks.
6408  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6409  *
6410  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6411  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6412  * (ie cpu_capacity).
6413  *
6414  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6415  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6416  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6417  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6418  * (arch_scale_freq_capacity()).
6419  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6420  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6421  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6422  *
6423  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6424  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6425  * currently RUNNABLE on that CPU.
6426  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6427  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6428  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6429  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6430  *
6431  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6432  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6433  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6434  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6435  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6436  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6437  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6438  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6439  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6440  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6441  *
6442  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6443  */
6444 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6445 {
6446         struct cfs_rq *cfs_rq;
6447         unsigned int util;
6448
6449         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6450         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6451
6452         if (sched_feat(UTIL_EST))
6453                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6454
6455         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6456 }
6457
6458 /*
6459  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6460  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6461  * @p: the task which utilization should be discounted
6462  *
6463  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6464  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6465  * execution on that CPU.
6466  *
6467  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6468  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6469  * contributing to the CPU utilization.
6470  */
6471 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6472 {
6473         struct cfs_rq *cfs_rq;
6474         unsigned int util;
6475
6476         /* Task has no contribution or is new */
6477         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6478                 return cpu_util(cpu);
6479
6480         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6481         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6482
6483         /* Discount task's util from CPU's util */
6484         lsub_positive(&util, task_util(p));
6485
6486         /*
6487          * Covered cases:
6488          *
6489          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6490          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6491          *    and thus we return:
6492          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6493          *
6494          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6495          *    IDLE, then:
6496          *      cpu_util >= task_util
6497          *      cpu_util > util_est (== 0)
6498          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6499          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6500          *
6501          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6502          *      util_est > cpu_util
6503          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6504          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6505          *    considering the expected utilization of tasks already
6506          *    runnable on that CPU.
6507          *
6508          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6509          * covered by the following code when estimated utilization is
6510          * enabled.
6511          */
6512         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6513                 unsigned int estimated =
6514                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6515
6516                 /*
6517                  * Despite the following checks we still have a small window
6518                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6519                  * races with LB's detach_task():
6520                  *
6521                  *   detach_task()
6522                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6523                  *     ---------------------------------- A
6524                  *     deactivate_task()                   \
6525                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6526                  *         util_est_dequeue()              /
6527                  *     ---------------------------------- B
6528                  *
6529                  * The additional check on "current == p" it's required to
6530                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6531                  * reducing the chances for the above race.
6532                  */
6533                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6534                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6535
6536                 util = max(util, estimated);
6537         }
6538
6539         /*
6540          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6541          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6542          * the cpu_util call.
6543          */
6544         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6545 }
6546
6547 /*
6548  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6549  * to @dst_cpu.
6550  */
6551 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6552 {
6553         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6554         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6555
6556         /*
6557          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6558          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6559          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6560          * util_avg should already be correct.
6561          */
6562         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6563                 lsub_positive(&util, task_util(p));
6564         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6565                 util += task_util(p);
6566
6567         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6568                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6569
6570                 /*
6571                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6572                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6573                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6574                  * cpu_util() after the task has been enqueued.
6575                  */
6576                 if (dst_cpu == cpu)
6577                         util_est += _task_util_est(p);
6578
6579                 util = max(util, util_est);
6580         }
6581
6582         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6583 }
6584
6585 /*
6586  * compute_energy(): Estimates the energy that @pd would consume if @p was
6587  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6588  * landscape of @pd's CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6589  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6590  * task.
6591  */
6592 static long
6593 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6594 {
6595         struct cpumask *pd_mask = perf_domain_span(pd);
6596         unsigned long cpu_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpumask_first(pd_mask));
6597         unsigned long max_util = 0, sum_util = 0;
6598         unsigned long _cpu_cap = cpu_cap;
6599         int cpu;
6600
6601         _cpu_cap -= arch_scale_thermal_pressure(cpumask_first(pd_mask));
6602
6603         /*
6604          * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by CPUs
6605          * of another rd if they belong to the same pd. So, account for the
6606          * utilization of these CPUs too by masking pd with cpu_online_mask
6607          * instead of the rd span.
6608          *
6609          * If an entire pd is outside of the current rd, it will not appear in
6610          * its pd list and will not be accounted by compute_energy().
6611          */
6612         for_each_cpu_and(cpu, pd_mask, cpu_online_mask) {
6613                 unsigned long util_freq = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6614                 unsigned long cpu_util, util_running = util_freq;
6615                 struct task_struct *tsk = NULL;
6616
6617                 /*
6618                  * When @p is placed on @cpu:
6619                  *
6620                  * util_running = max(cpu_util, cpu_util_est) +
6621                  *                max(task_util, _task_util_est)
6622                  *
6623                  * while cpu_util_next is: max(cpu_util + task_util,
6624                  *                             cpu_util_est + _task_util_est)
6625                  */
6626                 if (cpu == dst_cpu) {
6627                         tsk = p;
6628                         util_running =
6629                                 cpu_util_next(cpu, p, -1) + task_util_est(p);
6630                 }
6631
6632                 /*
6633                  * Busy time computation: utilization clamping is not
6634                  * required since the ratio (sum_util / cpu_capacity)
6635                  * is already enough to scale the EM reported power
6636                  * consumption at the (eventually clamped) cpu_capacity.
6637                  */
6638                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util_running, cpu_cap,
6639                                               ENERGY_UTIL, NULL);
6640
6641                 sum_util += min(cpu_util, _cpu_cap);
6642
6643                 /*
6644                  * Performance domain frequency: utilization clamping
6645                  * must be considered since it affects the selection
6646                  * of the performance domain frequency.
6647                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
6648                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
6649                  */
6650                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util_freq, cpu_cap,
6651                                               FREQUENCY_UTIL, tsk);
6652                 max_util = max(max_util, min(cpu_util, _cpu_cap));
6653         }
6654
6655         return em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util, _cpu_cap);
6656 }
6657
6658 /*
6659  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6660  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6661  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6662  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6663  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6664  *
6665  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6666  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6667  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6668  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6669  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6670  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6671  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6672  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6673  * the best candidates of the performance domain.
6674  *
6675  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6676  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6677  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6678  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6679  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6680  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6681  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6682  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6683  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6684  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6685  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6686  *
6687  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6688  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6689  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6690  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6691  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6692  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6693  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6694  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6695  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6696  */
6697 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6698 {
6699         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
6700         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6701         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu, target = -1;
6702         unsigned long cpu_cap, util, base_energy = 0;
6703         struct sched_domain *sd;
6704         struct perf_domain *pd;
6705
6706         rcu_read_lock();
6707         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6708         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6709                 goto unlock;
6710
6711         /*
6712          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6713          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6714          */
6715         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6716         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6717                 sd = sd->parent;
6718         if (!sd)
6719                 goto unlock;
6720
6721         target = prev_cpu;
6722
6723         sync_entity_load_avg(&p->se);
6724         if (!task_util_est(p))
6725                 goto unlock;
6726
6727         for (; pd; pd = pd->next) {
6728                 unsigned long cur_delta, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6729                 bool compute_prev_delta = false;
6730                 unsigned long base_energy_pd;
6731                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6732
6733                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6734                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6735                                 continue;
6736
6737                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6738                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6739                         spare_cap = cpu_cap;
6740                         lsub_positive(&spare_cap, util);
6741
6742                         /*
6743                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
6744                          * IOW, placing the task there would make the CPU
6745                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
6746                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
6747                          * aligned with sched_cpu_util().
6748                          */
6749                         util = uclamp_rq_util_with(cpu_rq(cpu), util, p);
6750                         if (!fits_capacity(util, cpu_cap))
6751                                 continue;
6752
6753                         if (cpu == prev_cpu) {
6754                                 /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6755                                 compute_prev_delta = true;
6756                         } else if (spare_cap > max_spare_cap) {
6757                                 /*
6758                                  * Find the CPU with the maximum spare capacity
6759                                  * in the performance domain.
6760                                  */
6761                                 max_spare_cap = spare_cap;
6762                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6763                         }
6764                 }
6765
6766                 if (max_spare_cap_cpu < 0 && !compute_prev_delta)
6767                         continue;
6768
6769                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
6770                 base_energy_pd = compute_energy(p, -1, pd);
6771                 base_energy += base_energy_pd;
6772
6773                 /* Evaluate the energy impact of using prev_cpu. */
6774                 if (compute_prev_delta) {
6775                         prev_delta = compute_energy(p, prev_cpu, pd);
6776                         if (prev_delta < base_energy_pd)
6777                                 goto unlock;
6778                         prev_delta -= base_energy_pd;
6779                         best_delta = min(best_delta, prev_delta);
6780                 }
6781
6782                 /* Evaluate the energy impact of using max_spare_cap_cpu. */
6783                 if (max_spare_cap_cpu >= 0) {
6784                         cur_delta = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, pd);
6785                         if (cur_delta < base_energy_pd)
6786                                 goto unlock;
6787                         cur_delta -= base_energy_pd;
6788                         if (cur_delta < best_delta) {
6789                                 best_delta = cur_delta;
6790                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6791                         }
6792                 }
6793         }
6794         rcu_read_unlock();
6795
6796         /*
6797          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6798          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6799          */
6800         if ((prev_delta == ULONG_MAX) ||
6801             (prev_delta - best_delta) > ((prev_delta + base_energy) >> 4))
6802                 target = best_energy_cpu;
6803
6804         return target;
6805
6806 unlock:
6807         rcu_read_unlock();
6808
6809         return target;
6810 }
6811
6812 /*
6813  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6814  * that have the relevant SD flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6815  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6816  *
6817  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6818  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6819  *
6820  * Returns the target CPU number.
6821  */
6822 static int
6823 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int wake_flags)
6824 {
6825         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6826         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6827         int cpu = smp_processor_id();
6828         int new_cpu = prev_cpu;
6829         int want_affine = 0;
6830         /* SD_flags and WF_flags share the first nibble */
6831         int sd_flag = wake_flags & 0xF;
6832
6833         /*
6834          * required for stable ->cpus_allowed
6835          */
6836         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
6837         if (wake_flags & WF_TTWU) {
6838                 record_wakee(p);
6839
6840                 if (sched_energy_enabled()) {
6841                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6842                         if (new_cpu >= 0)
6843                                 return new_cpu;
6844                         new_cpu = prev_cpu;
6845                 }
6846
6847                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
6848         }
6849
6850         rcu_read_lock();
6851         for_each_domain(cpu, tmp) {
6852                 /*
6853                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6854                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6855                  */
6856                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6857                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6858                         if (cpu != prev_cpu)
6859                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6860
6861                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6862                         break;
6863                 }
6864
6865                 if (tmp->flags & sd_flag)
6866                         sd = tmp;
6867                 else if (!want_affine)
6868                         break;
6869         }
6870
6871         if (unlikely(sd)) {
6872                 /* Slow path */
6873                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6874         } else if (wake_flags & WF_TTWU) { /* XXX always ? */
6875                 /* Fast path */
6876                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6877         }
6878         rcu_read_unlock();
6879
6880         return new_cpu;
6881 }
6882
6883 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6884
6885 /*
6886  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6887  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6888  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6889  */
6890 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6891 {
6892         /*
6893          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6894          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6895          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6896          * the task on the new runqueue.
6897          */
6898         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING) {
6899                 struct sched_entity *se = &p->se;
6900                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6901                 u64 min_vruntime;
6902
6903 #ifndef CONFIG_64BIT
6904                 u64 min_vruntime_copy;
6905
6906                 do {
6907                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6908                         smp_rmb();
6909                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6910                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6911 #else
6912                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6913 #endif
6914
6915                 se->vruntime -= min_vruntime;
6916         }
6917
6918         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6919                 /*
6920                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6921                  * rq->lock and can modify state directly.
6922                  */
6923                 lockdep_assert_rq_held(task_rq(p));
6924                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6925
6926         } else {
6927                 /*
6928                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6929                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6930                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6931                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6932                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6933                  * sounds not bad.
6934                  */
6935                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6936         }
6937
6938         /* Tell new CPU we are migrated */
6939         p->se.avg.last_update_time = 0;
6940
6941         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6942         p->se.exec_start = 0;
6943
6944         update_scan_period(p, new_cpu);
6945 }
6946
6947 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6948 {
6949         remove_entity_load_avg(&p->se);
6950 }
6951
6952 static int
6953 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6954 {
6955         if (rq->nr_running)
6956                 return 1;
6957
6958         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
6959 }
6960 #endif /* CONFIG_SMP */
6961
6962 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6963 {
6964         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6965
6966         /*
6967          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6968          * to virtual-time in his units.
6969          *
6970          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6971          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6972          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6973          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6974          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6975          *
6976          * This is especially important for buddies when the leftmost
6977          * task is higher priority than the buddy.
6978          */
6979         return calc_delta_fair(gran, se);
6980 }
6981
6982 /*
6983  * Should 'se' preempt 'curr'.
6984  *
6985  *             |s1
6986  *        |s2
6987  *   |s3
6988  *         g
6989  *      |<--->|c
6990  *
6991  *  w(c, s1) = -1
6992  *  w(c, s2) =  0
6993  *  w(c, s3) =  1
6994  *
6995  */
6996 static int
6997 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6998 {
6999         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
7000
7001         if (vdiff <= 0)
7002                 return -1;
7003
7004         gran = wakeup_gran(se);
7005         if (vdiff > gran)
7006                 return 1;
7007
7008         return 0;
7009 }
7010
7011 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
7012 {
7013         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
7014                 return;
7015
7016         for_each_sched_entity(se) {
7017                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7018                         return;
7019                 cfs_rq_of(se)->last = se;
7020         }
7021 }
7022
7023 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
7024 {
7025         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
7026                 return;
7027
7028         for_each_sched_entity(se) {
7029                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7030                         return;
7031                 cfs_rq_of(se)->next = se;
7032         }
7033 }
7034
7035 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
7036 {
7037         for_each_sched_entity(se)
7038                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
7039 }
7040
7041 /*
7042  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
7043  */
7044 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
7045 {
7046         struct task_struct *curr = rq->curr;
7047         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
7048         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7049         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
7050         int next_buddy_marked = 0;
7051
7052         if (unlikely(se == pse))
7053                 return;
7054
7055         /*
7056          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
7057          * unconditionally check_preempt_curr() after an enqueue (which may have
7058          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
7059          * next-buddy nomination below.
7060          */
7061         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
7062                 return;
7063
7064         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
7065                 set_next_buddy(pse);
7066                 next_buddy_marked = 1;
7067         }
7068
7069         /*
7070          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
7071          * wake up path.
7072          *
7073          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
7074          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
7075          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
7076          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
7077          * below.
7078          */
7079         if (test_tsk_need_resched(curr))
7080                 return;
7081
7082         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
7083         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
7084             likely(!task_has_idle_policy(p)))
7085                 goto preempt;
7086
7087         /*
7088          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
7089          * is driven by the tick):
7090          */
7091         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
7092                 return;
7093
7094         find_matching_se(&se, &pse);
7095         update_curr(cfs_rq_of(se));
7096         BUG_ON(!pse);
7097         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
7098                 /*
7099                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
7100                  * triggering this preemption.
7101                  */
7102                 if (!next_buddy_marked)
7103                         set_next_buddy(pse);
7104                 goto preempt;
7105         }
7106
7107         return;
7108
7109 preempt:
7110         resched_curr(rq);
7111         /*
7112          * Only set the backward buddy when the current task is still
7113          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
7114          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
7115          * point, either of which can * drop the rq lock.
7116          *
7117          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
7118          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
7119          */
7120         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
7121                 return;
7122
7123         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
7124                 set_last_buddy(se);
7125 }
7126
7127 #ifdef CONFIG_SMP
7128 static struct task_struct *pick_task_fair(struct rq *rq)
7129 {
7130         struct sched_entity *se;
7131         struct cfs_rq *cfs_rq;
7132
7133 again:
7134         cfs_rq = &rq->cfs;
7135         if (!cfs_rq->nr_running)
7136                 return NULL;
7137
7138         do {
7139                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7140
7141                 /* When we pick for a remote RQ, we'll not have done put_prev_entity() */
7142                 if (curr) {
7143                         if (curr->on_rq)
7144                                 update_curr(cfs_rq);
7145                         else
7146                                 curr = NULL;
7147
7148                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
7149                                 goto again;
7150                 }
7151
7152                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7153                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7154         } while (cfs_rq);
7155
7156         return task_of(se);
7157 }
7158 #endif
7159
7160 struct task_struct *
7161 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7162 {
7163         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7164         struct sched_entity *se;
7165         struct task_struct *p;
7166         int new_tasks;
7167
7168 again:
7169         if (!sched_fair_runnable(rq))
7170                 goto idle;
7171
7172 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7173         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
7174                 goto simple;
7175
7176         /*
7177          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
7178          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
7179          *
7180          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
7181          * hierarchy, only change the part that actually changes.
7182          */
7183
7184         do {
7185                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7186
7187                 /*
7188                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
7189                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
7190                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
7191                  * forget we've ever seen it.
7192                  */
7193                 if (curr) {
7194                         if (curr->on_rq)
7195                                 update_curr(cfs_rq);
7196                         else
7197                                 curr = NULL;
7198
7199                         /*
7200                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
7201                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
7202                          * Therefore the nr_running test will indeed
7203                          * be correct.
7204                          */
7205                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
7206                                 cfs_rq = &rq->cfs;
7207
7208                                 if (!cfs_rq->nr_running)
7209                                         goto idle;
7210
7211                                 goto simple;
7212                         }
7213                 }
7214
7215                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7216                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7217         } while (cfs_rq);
7218
7219         p = task_of(se);
7220
7221         /*
7222          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7223          * is a different task than we started out with, try and touch the
7224          * least amount of cfs_rqs.
7225          */
7226         if (prev != p) {
7227                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7228
7229                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7230                         int se_depth = se->depth;
7231                         int pse_depth = pse->depth;
7232
7233                         if (se_depth <= pse_depth) {
7234                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7235                                 pse = parent_entity(pse);
7236                         }
7237                         if (se_depth >= pse_depth) {
7238                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7239                                 se = parent_entity(se);
7240                         }
7241                 }
7242
7243                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7244                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7245         }
7246
7247         goto done;
7248 simple:
7249 #endif
7250         if (prev)
7251                 put_prev_task(rq, prev);
7252
7253         do {
7254                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7255                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7256                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7257         } while (cfs_rq);
7258
7259         p = task_of(se);
7260
7261 done: __maybe_unused;
7262 #ifdef CONFIG_SMP
7263         /*
7264          * Move the next running task to the front of
7265          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7266          * one.
7267          */
7268         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7269 #endif
7270
7271         if (hrtick_enabled_fair(rq))
7272                 hrtick_start_fair(rq, p);
7273
7274         update_misfit_status(p, rq);
7275
7276         return p;
7277
7278 idle:
7279         if (!rf)
7280                 return NULL;
7281
7282         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
7283
7284         /*
7285          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7286          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7287          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7288          */
7289         if (new_tasks < 0)
7290                 return RETRY_TASK;
7291
7292         if (new_tasks > 0)
7293                 goto again;
7294
7295         /*
7296          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7297          * lost_idle_time of clock_pelt
7298          */
7299         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7300
7301         return NULL;
7302 }
7303
7304 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
7305 {
7306         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
7307 }
7308
7309 /*
7310  * Account for a descheduled task:
7311  */
7312 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7313 {
7314         struct sched_entity *se = &prev->se;
7315         struct cfs_rq *cfs_rq;
7316
7317         for_each_sched_entity(se) {
7318                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7319                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7320         }
7321 }
7322
7323 /*
7324  * sched_yield() is very simple
7325  *
7326  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7327  */
7328 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7329 {
7330         struct task_struct *curr = rq->curr;
7331         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7332         struct sched_entity *se = &curr->se;
7333
7334         /*
7335          * Are we the only task in the tree?
7336          */
7337         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7338                 return;
7339
7340         clear_buddies(cfs_rq, se);
7341
7342         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7343                 update_rq_clock(rq);
7344                 /*
7345                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7346                  */
7347                 update_curr(cfs_rq);
7348                 /*
7349                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7350                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7351                  * and double the fastpath cost.
7352                  */
7353                 rq_clock_skip_update(rq);
7354         }
7355
7356         set_skip_buddy(se);
7357 }
7358
7359 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7360 {
7361         struct sched_entity *se = &p->se;
7362
7363         /* throttled hierarchies are not runnable */
7364         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7365                 return false;
7366
7367         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7368         set_next_buddy(se);
7369
7370         yield_task_fair(rq);
7371
7372         return true;
7373 }
7374
7375 #ifdef CONFIG_SMP
7376 /**************************************************
7377  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7378  *
7379  * BASICS
7380  *
7381  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7382  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7383  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7384  *
7385  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7386  *
7387  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7388  * W_i,0 is defined as:
7389  *
7390  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7391  *
7392  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7393  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7394  *
7395  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7396  * weight:
7397  *
7398  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7399  *
7400  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7401  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7402  * can also include other factors [XXX].
7403  *
7404  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7405  * directly from (1):
7406  *
7407  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7408  *
7409  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7410  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7411  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7412  *
7413  * [XXX expand on:
7414  *     - infeasible weights;
7415  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7416  *
7417  *
7418  * SCHED DOMAINS
7419  *
7420  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7421  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7422  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7423  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7424  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7425  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7426  * the groups.
7427  *
7428  * This yields:
7429  *
7430  *     log_2 n     1     n
7431  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7432  *     i = 0      2^i   2^i
7433  *                               `- size of each group
7434  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7435  *         |         `- freq
7436  *         `- sum over all levels
7437  *
7438  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7439  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7440  *
7441  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7442  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7443  *
7444  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7445  *
7446  *             log_2 n
7447  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7448  *             k = 0
7449  *
7450  * And you'll find that:
7451  *
7452  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7453  *
7454  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7455  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7456  * of:
7457  *
7458  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7459  *
7460  *
7461  * WORK CONSERVING
7462  *
7463  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7464  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7465  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7466  *
7467  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7468  * time.
7469  *
7470  * [XXX more?]
7471  *
7472  *
7473  * CGROUPS
7474  *
7475  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7476  *
7477  *                                s_k,i
7478  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7479  *                                 S_k
7480  *
7481  * Where
7482  *
7483  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7484  *
7485  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7486  *
7487  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7488  * property.
7489  *
7490  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7491  *      rewrite all of this once again.]
7492  */
7493
7494 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7495
7496 enum fbq_type { regular, remote, all };
7497
7498 /*
7499  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
7500  *
7501  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
7502  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
7503  * group. See update_sd_pick_busiest().
7504  */
7505 enum group_type {
7506         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
7507         group_has_spare = 0,
7508         /*
7509          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
7510          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
7511          */
7512         group_fully_busy,
7513         /*
7514          * SD_ASYM_CPUCAPACITY only: One task doesn't fit with CPU's capacity
7515          * and must be migrated to a more powerful CPU.
7516          */
7517         group_misfit_task,
7518         /*
7519          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
7520          * and the task should be migrated to it instead of running on the
7521          * current CPU.
7522          */
7523         group_asym_packing,
7524         /*
7525          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
7526          * from balancing the load across the system.
7527          */
7528         group_imbalanced,
7529         /*
7530          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
7531          * tasks.
7532          */
7533         group_overloaded
7534 };
7535
7536 enum migration_type {
7537         migrate_load = 0,
7538         migrate_util,
7539         migrate_task,
7540         migrate_misfit
7541 };
7542
7543 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7544 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7545 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7546 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7547 #define LBF_ACTIVE_LB   0x10
7548
7549 struct lb_env {
7550         struct sched_domain     *sd;
7551
7552         struct rq               *src_rq;
7553         int                     src_cpu;
7554
7555         int                     dst_cpu;
7556         struct rq               *dst_rq;
7557
7558         struct cpumask          *dst_grpmask;
7559         int                     new_dst_cpu;
7560         enum cpu_idle_type      idle;
7561         long                    imbalance;
7562         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7563         struct cpumask          *cpus;
7564
7565         unsigned int            flags;
7566
7567         unsigned int            loop;
7568         unsigned int            loop_break;
7569         unsigned int            loop_max;
7570
7571         enum fbq_type           fbq_type;
7572         enum migration_type     migration_type;
7573         struct list_head        tasks;
7574 };
7575
7576 /*
7577  * Is this task likely cache-hot:
7578  */
7579 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7580 {
7581         s64 delta;
7582
7583         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7584
7585         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7586                 return 0;
7587
7588         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7589                 return 0;
7590
7591         /* SMT siblings share cache */
7592         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
7593                 return 0;
7594
7595         /*
7596          * Buddy candidates are cache hot:
7597          */
7598         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7599                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7600                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7601                 return 1;
7602
7603         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7604                 return 1;
7605
7606         /*
7607          * Don't migrate task if the task's cookie does not match
7608          * with the destination CPU's core cookie.
7609          */
7610         if (!sched_core_cookie_match(cpu_rq(env->dst_cpu), p))
7611                 return 1;
7612
7613         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7614                 return 0;
7615
7616         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7617
7618         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7619 }
7620
7621 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7622 /*
7623  * Returns 1, if task migration degrades locality
7624  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7625  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7626  */
7627 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7628 {
7629         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7630         unsigned long src_weight, dst_weight;
7631         int src_nid, dst_nid, dist;
7632
7633         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7634                 return -1;
7635
7636         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7637                 return -1;
7638
7639         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7640         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7641
7642         if (src_nid == dst_nid)
7643                 return -1;
7644
7645         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7646         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7647                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7648                         return 1;
7649                 else
7650                         return -1;
7651         }
7652
7653         /* Encourage migration to the preferred node. */
7654         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7655                 return 0;
7656
7657         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7658         if (env->idle == CPU_IDLE)
7659                 return -1;
7660
7661         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7662         if (numa_group) {
7663                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7664                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7665         } else {
7666                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7667                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7668         }
7669
7670         return dst_weight < src_weight;
7671 }
7672
7673 #else
7674 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7675                                              struct lb_env *env)
7676 {
7677         return -1;
7678 }
7679 #endif
7680
7681 /*
7682  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7683  */
7684 static
7685 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7686 {
7687         int tsk_cache_hot;
7688
7689         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7690
7691         /*
7692          * We do not migrate tasks that are:
7693          * 1) throttled_lb_pair, or
7694          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
7695          * 3) running (obviously), or
7696          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7697          */
7698         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7699                 return 0;
7700
7701         /* Disregard pcpu kthreads; they are where they need to be. */
7702         if (kthread_is_per_cpu(p))
7703                 return 0;
7704
7705         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
7706                 int cpu;
7707
7708                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7709
7710                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7711
7712                 /*
7713                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7714                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7715                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7716                  *
7717                  * Avoid computing new_dst_cpu
7718                  * - for NEWLY_IDLE
7719                  * - if we have already computed one in current iteration
7720                  * - if it's an active balance
7721                  */
7722                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
7723                     env->flags & (LBF_DST_PINNED | LBF_ACTIVE_LB))
7724                         return 0;
7725
7726                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7727                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7728                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7729                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7730                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7731                                 break;
7732                         }
7733                 }
7734
7735                 return 0;
7736         }
7737
7738         /* Record that we found at least one task that could run on dst_cpu */
7739         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7740
7741         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7742                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7743                 return 0;
7744         }
7745
7746         /*
7747          * Aggressive migration if:
7748          * 1) active balance
7749          * 2) destination numa is preferred
7750          * 3) task is cache cold, or
7751          * 4) too many balance attempts have failed.
7752          */
7753         if (env->flags & LBF_ACTIVE_LB)
7754                 return 1;
7755
7756         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7757         if (tsk_cache_hot == -1)
7758                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7759
7760         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7761             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7762                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7763                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7764                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7765                 }
7766                 return 1;
7767         }
7768
7769         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7770         return 0;
7771 }
7772
7773 /*
7774  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7775  */
7776 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7777 {
7778         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7779
7780         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7781         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7782 }
7783
7784 /*
7785  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7786  * part of active balancing operations within "domain".
7787  *
7788  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7789  */
7790 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7791 {
7792         struct task_struct *p;
7793
7794         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7795
7796         list_for_each_entry_reverse(p,
7797                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7798                 if (!can_migrate_task(p, env))
7799                         continue;
7800
7801                 detach_task(p, env);
7802
7803                 /*
7804                  * Right now, this is only the second place where
7805                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7806                  * so we can safely collect stats here rather than
7807                  * inside detach_tasks().
7808                  */
7809                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7810                 return p;
7811         }
7812         return NULL;
7813 }
7814
7815 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7816
7817 /*
7818  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
7819  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7820  *
7821  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7822  */
7823 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7824 {
7825         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7826         unsigned long util, load;
7827         struct task_struct *p;
7828         int detached = 0;
7829
7830         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7831
7832         /*
7833          * Source run queue has been emptied by another CPU, clear
7834          * LBF_ALL_PINNED flag as we will not test any task.
7835          */
7836         if (env->src_rq->nr_running <= 1) {
7837                 env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7838                 return 0;
7839         }
7840
7841         if (env->imbalance <= 0)
7842                 return 0;
7843
7844         while (!list_empty(tasks)) {
7845                 /*
7846                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7847                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7848                  */
7849                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7850                         break;
7851
7852                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7853
7854                 env->loop++;
7855                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7856                 if (env->loop > env->loop_max)
7857                         break;
7858
7859                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7860                 if (env->loop > env->loop_break) {
7861                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7862                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7863                         break;
7864                 }
7865
7866                 if (!can_migrate_task(p, env))
7867                         goto next;
7868
7869                 switch (env->migration_type) {
7870                 case migrate_load:
7871                         /*
7872                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
7873                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
7874                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
7875                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
7876                          * detaching up to loop_max tasks.
7877                          */
7878                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
7879
7880                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
7881                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7882                                 goto next;
7883
7884                         /*
7885                          * Make sure that we don't migrate too much load.
7886                          * Nevertheless, let relax the constraint if
7887                          * scheduler fails to find a good waiting task to
7888                          * migrate.
7889                          */
7890                         if (shr_bound(load, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
7891                                 goto next;
7892
7893                         env->imbalance -= load;
7894                         break;
7895
7896                 case migrate_util:
7897                         util = task_util_est(p);
7898
7899                         if (util > env->imbalance)
7900                                 goto next;
7901
7902                         env->imbalance -= util;
7903                         break;
7904
7905                 case migrate_task:
7906                         env->imbalance--;
7907                         break;
7908
7909                 case migrate_misfit:
7910                         /* This is not a misfit task */
7911                         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(env->src_cpu)))
7912                                 goto next;
7913
7914                         env->imbalance = 0;
7915                         break;
7916                 }
7917
7918                 detach_task(p, env);
7919                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7920
7921                 detached++;
7922
7923 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
7924                 /*
7925                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7926                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7927                  * the critical section.
7928                  */
7929                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7930                         break;
7931 #endif
7932
7933                 /*
7934                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7935                  * load/util/tasks.
7936                  */
7937                 if (env->imbalance <= 0)
7938                         break;
7939
7940                 continue;
7941 next:
7942                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7943         }
7944
7945         /*
7946          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7947          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7948          * than inside detach_one_task().
7949          */
7950         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7951
7952         return detached;
7953 }
7954
7955 /*
7956  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7957  */
7958 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7959 {
7960         lockdep_assert_rq_held(rq);
7961
7962         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7963         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7964         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7965 }
7966
7967 /*
7968  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7969  * its new rq.
7970  */
7971 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7972 {
7973         struct rq_flags rf;
7974
7975         rq_lock(rq, &rf);
7976         update_rq_clock(rq);
7977         attach_task(rq, p);
7978         rq_unlock(rq, &rf);
7979 }
7980
7981 /*
7982  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7983  * new rq.
7984  */
7985 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7986 {
7987         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7988         struct task_struct *p;
7989         struct rq_flags rf;
7990
7991         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7992         update_rq_clock(env->dst_rq);
7993
7994         while (!list_empty(tasks)) {
7995                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7996                 list_del_init(&p->se.group_node);
7997
7998                 attach_task(env->dst_rq, p);
7999         }
8000
8001         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
8002 }
8003
8004 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8005 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
8006 {
8007         if (cfs_rq->avg.load_avg)
8008                 return true;
8009
8010         if (cfs_rq->avg.util_avg)
8011                 return true;
8012
8013         return false;
8014 }
8015
8016 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
8017 {
8018         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
8019                 return true;
8020
8021         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
8022                 return true;
8023
8024         if (thermal_load_avg(rq))
8025                 return true;
8026
8027 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
8028         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
8029                 return true;
8030 #endif
8031
8032         return false;
8033 }
8034
8035 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq)
8036 {
8037         WRITE_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick, jiffies);
8038 }
8039
8040 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
8041 {
8042         if (!has_blocked)
8043                 rq->has_blocked_load = 0;
8044 }
8045 #else
8046 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
8047 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
8048 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq) {}
8049 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
8050 #endif
8051
8052 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
8053 {
8054         const struct sched_class *curr_class;
8055         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
8056         unsigned long thermal_pressure;
8057         bool decayed;
8058
8059         /*
8060          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
8061          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
8062          */
8063         curr_class = rq->curr->sched_class;
8064
8065         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
8066
8067         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
8068                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
8069                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
8070                   update_irq_load_avg(rq, 0);
8071
8072         if (others_have_blocked(rq))
8073                 *done = false;
8074
8075         return decayed;
8076 }
8077
8078 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8079
8080 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8081 {
8082         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
8083         bool decayed = false;
8084         int cpu = cpu_of(rq);
8085
8086         /*
8087          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
8088          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
8089          */
8090         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
8091                 struct sched_entity *se;
8092
8093                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
8094                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
8095
8096                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
8097                                 decayed = true;
8098                 }
8099
8100                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
8101                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
8102                 if (se && !skip_blocked_update(se))
8103                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
8104
8105                 /*
8106                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
8107                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
8108                  */
8109                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
8110                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
8111
8112                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
8113                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8114                         *done = false;
8115         }
8116
8117         return decayed;
8118 }
8119
8120 /*
8121  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
8122  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
8123  * group is a fraction of its parents load.
8124  */
8125 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
8126 {
8127         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
8128         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
8129         unsigned long now = jiffies;
8130         unsigned long load;
8131
8132         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8133                 return;
8134
8135         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
8136         for_each_sched_entity(se) {
8137                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8138                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
8139                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8140                         break;
8141         }
8142
8143         if (!se) {
8144                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
8145                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8146         }
8147
8148         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
8149                 load = cfs_rq->h_load;
8150                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
8151                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8152                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8153                 cfs_rq->h_load = load;
8154                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8155         }
8156 }
8157
8158 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8159 {
8160         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
8161
8162         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
8163         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
8164                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8165 }
8166 #else
8167 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8168 {
8169         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
8170         bool decayed;
8171
8172         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
8173         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8174                 *done = false;
8175
8176         return decayed;
8177 }
8178
8179 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8180 {
8181         return p->se.avg.load_avg;
8182 }
8183 #endif
8184
8185 static void update_blocked_averages(int cpu)
8186 {
8187         bool decayed = false, done = true;
8188         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8189         struct rq_flags rf;
8190
8191         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
8192         update_blocked_load_tick(rq);
8193         update_rq_clock(rq);
8194
8195         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
8196         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
8197
8198         update_blocked_load_status(rq, !done);
8199         if (decayed)
8200                 cpufreq_update_util(rq, 0);
8201         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
8202 }
8203
8204 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
8205
8206 /*
8207  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
8208  */
8209 struct sg_lb_stats {
8210         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
8211         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
8212         unsigned long group_capacity;
8213         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
8214         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
8215         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
8216         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
8217         unsigned int idle_cpus;
8218         unsigned int group_weight;
8219         enum group_type group_type;
8220         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
8221         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
8222 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8223         unsigned int nr_numa_running;
8224         unsigned int nr_preferred_running;
8225 #endif
8226 };
8227
8228 /*
8229  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
8230  *               during load balancing.
8231  */
8232 struct sd_lb_stats {
8233         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
8234         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
8235         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
8236         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
8237         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
8238         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
8239
8240         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
8241         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
8242 };
8243
8244 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
8245 {
8246         /*
8247          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
8248          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
8249          * We must however set busiest_stat::group_type and
8250          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
8251          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
8252          */
8253         *sds = (struct sd_lb_stats){
8254                 .busiest = NULL,
8255                 .local = NULL,
8256                 .total_load = 0UL,
8257                 .total_capacity = 0UL,
8258                 .busiest_stat = {
8259                         .idle_cpus = UINT_MAX,
8260                         .group_type = group_has_spare,
8261                 },
8262         };
8263 }
8264
8265 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
8266 {
8267         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8268         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8269         unsigned long used, free;
8270         unsigned long irq;
8271
8272         irq = cpu_util_irq(rq);
8273
8274         if (unlikely(irq >= max))
8275                 return 1;
8276
8277         /*
8278          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
8279          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
8280          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
8281          * average uses the actual delta max capacity(load).
8282          */
8283         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
8284         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
8285         used += thermal_load_avg(rq);
8286
8287         if (unlikely(used >= max))
8288                 return 1;
8289
8290         free = max - used;
8291
8292         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
8293 }
8294
8295 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8296 {
8297         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
8298         struct sched_group *sdg = sd->groups;
8299
8300         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8301
8302         if (!capacity)
8303                 capacity = 1;
8304
8305         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
8306         trace_sched_cpu_capacity_tp(cpu_rq(cpu));
8307
8308         sdg->sgc->capacity = capacity;
8309         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
8310         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
8311 }
8312
8313 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8314 {
8315         struct sched_domain *child = sd->child;
8316         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
8317         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
8318         unsigned long interval;
8319
8320         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8321         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8322         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8323
8324         if (!child) {
8325                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8326                 return;
8327         }
8328
8329         capacity = 0;
8330         min_capacity = ULONG_MAX;
8331         max_capacity = 0;
8332
8333         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8334                 /*
8335                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8336                  * span the current group.
8337                  */
8338
8339                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
8340                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
8341
8342                         capacity += cpu_cap;
8343                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
8344                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
8345                 }
8346         } else  {
8347                 /*
8348                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8349                  * span the current group.
8350                  */
8351
8352                 group = child->groups;
8353                 do {
8354                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8355
8356                         capacity += sgc->capacity;
8357                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8358                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8359                         group = group->next;
8360                 } while (group != child->groups);
8361         }
8362
8363         sdg->sgc->capacity = capacity;
8364         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8365         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8366 }
8367
8368 /*
8369  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8370  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8371  * Return true is the capacity is reduced
8372  */
8373 static inline int
8374 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8375 {
8376         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8377                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8378 }
8379
8380 /*
8381  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
8382  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
8383  * the task's current CPU is heavily pressured.
8384  */
8385 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8386 {
8387         return rq->misfit_task_load &&
8388                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
8389                  check_cpu_capacity(rq, sd));
8390 }
8391
8392 /*
8393  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8394  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
8395  *
8396  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8397  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8398  * Something like:
8399  *
8400  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8401  *              *     * * *
8402  *
8403  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8404  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8405  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8406  *
8407  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8408  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8409  * moving tasks due to affinity constraints.
8410  *
8411  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8412  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8413  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8414  * to create an effective group imbalance.
8415  *
8416  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8417  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8418  * subtle and fragile situation.
8419  */
8420
8421 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8422 {
8423         return group->sgc->imbalance;
8424 }
8425
8426 /*
8427  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8428  * be used by some tasks.
8429  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8430  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8431  * available capacity for CFS tasks.
8432  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8433  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8434  * capacity in meaningful for the load balancer.
8435  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8436  * any benefit for the load balance.
8437  */
8438 static inline bool
8439 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8440 {
8441         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8442                 return true;
8443
8444         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8445                         (sgs->group_runnable * 100))
8446                 return false;
8447
8448         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8449                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8450                 return true;
8451
8452         return false;
8453 }
8454
8455 /*
8456  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8457  *  handle.
8458  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8459  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8460  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8461  *  false.
8462  */
8463 static inline bool
8464 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8465 {
8466         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8467                 return false;
8468
8469         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8470                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8471                 return true;
8472
8473         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8474                         (sgs->group_runnable * 100))
8475                 return true;
8476
8477         return false;
8478 }
8479
8480 static inline enum
8481 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
8482                           struct sched_group *group,
8483                           struct sg_lb_stats *sgs)
8484 {
8485         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
8486                 return group_overloaded;
8487
8488         if (sg_imbalanced(group))
8489                 return group_imbalanced;
8490
8491         if (sgs->group_asym_packing)
8492                 return group_asym_packing;
8493
8494         if (sgs->group_misfit_task_load)
8495                 return group_misfit_task;
8496
8497         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
8498                 return group_fully_busy;
8499
8500         return group_has_spare;
8501 }
8502
8503 /**
8504  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8505  * @env: The load balancing environment.
8506  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8507  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8508  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
8509  */
8510 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8511                                       struct sched_group *group,
8512                                       struct sg_lb_stats *sgs,
8513                                       int *sg_status)
8514 {
8515         int i, nr_running, local_group;
8516
8517         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8518
8519         local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(group));
8520
8521         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8522                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8523
8524                 sgs->group_load += cpu_load(rq);
8525                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8526                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
8527                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8528
8529                 nr_running = rq->nr_running;
8530                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8531
8532                 if (nr_running > 1)
8533                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8534
8535                 if (cpu_overutilized(i))
8536                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
8537
8538 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8539                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8540                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8541 #endif
8542                 /*
8543                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8544                  */
8545                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
8546                         sgs->idle_cpus++;
8547                         /* Idle cpu can't have misfit task */
8548                         continue;
8549                 }
8550
8551                 if (local_group)
8552                         continue;
8553
8554                 /* Check for a misfit task on the cpu */
8555                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8556                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8557                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8558                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8559                 }
8560         }
8561
8562         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
8563         if (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
8564             env->idle != CPU_NOT_IDLE &&
8565             sgs->sum_h_nr_running &&
8566             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu)) {
8567                 sgs->group_asym_packing = 1;
8568         }
8569
8570         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8571
8572         sgs->group_weight = group->group_weight;
8573
8574         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
8575
8576         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
8577         if (sgs->group_type == group_overloaded)
8578                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8579                                 sgs->group_capacity;
8580 }
8581
8582 /**
8583  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8584  * @env: The load balancing environment.
8585  * @sds: sched_domain statistics
8586  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8587  * @sgs: sched_group statistics
8588  *
8589  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8590  * busiest group.
8591  *
8592  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8593  * busiest group. %false otherwise.
8594  */
8595 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8596                                    struct sd_lb_stats *sds,
8597                                    struct sched_group *sg,
8598                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8599 {
8600         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8601
8602         /* Make sure that there is at least one task to pull */
8603         if (!sgs->sum_h_nr_running)
8604                 return false;
8605
8606         /*
8607          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8608          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8609          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8610          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8611          */
8612         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8613             (!capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), sg->sgc->max_capacity) ||
8614              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
8615                 return false;
8616
8617         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8618                 return true;
8619
8620         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8621                 return false;
8622
8623         /*
8624          * The candidate and the current busiest group are the same type of
8625          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
8626          */
8627
8628         switch (sgs->group_type) {
8629         case group_overloaded:
8630                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
8631                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8632                         return false;
8633                 break;
8634
8635         case group_imbalanced:
8636                 /*
8637                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
8638                  * choose one more than another.
8639                  */
8640                 return false;
8641
8642         case group_asym_packing:
8643                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8644                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
8645                         return false;
8646                 break;
8647
8648         case group_misfit_task:
8649                 /*
8650                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
8651                  * misfit.
8652                  */
8653                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8654                         return false;
8655                 break;
8656
8657         case group_fully_busy:
8658                 /*
8659                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
8660                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
8661                  * group because tasks have all compute capacity that they need
8662                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
8663                  * contention when accessing shared HW resources.
8664                  *
8665                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
8666                  * select the 1st one.
8667                  */
8668                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8669                         return false;
8670                 break;
8671
8672         case group_has_spare:
8673                 /*
8674                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
8675                  * and highest number of running tasks. We could also compare
8676                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
8677                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
8678                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
8679                  */
8680                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
8681                         return false;
8682                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
8683                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
8684                         return false;
8685
8686                 break;
8687         }
8688
8689         /*
8690          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
8691          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
8692          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
8693          * considered.
8694          */
8695         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
8696             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
8697             (capacity_greater(sg->sgc->min_capacity, capacity_of(env->dst_cpu))))
8698                 return false;
8699
8700         return true;
8701 }
8702
8703 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8704 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8705 {
8706         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8707                 return regular;
8708         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8709                 return remote;
8710         return all;
8711 }
8712
8713 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8714 {
8715         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8716                 return regular;
8717         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8718                 return remote;
8719         return all;
8720 }
8721 #else
8722 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8723 {
8724         return all;
8725 }
8726
8727 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8728 {
8729         return regular;
8730 }
8731 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8732
8733
8734 struct sg_lb_stats;
8735
8736 /*
8737  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
8738  */
8739
8740 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
8741 {
8742         /* Task has no contribution or is new */
8743         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
8744                 return 0;
8745
8746         if (task_on_rq_queued(p))
8747                 return 1;
8748
8749         return 0;
8750 }
8751
8752 /**
8753  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
8754  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
8755  * @p: task which should be ignored.
8756  *
8757  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
8758  */
8759 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
8760 {
8761         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8762
8763         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
8764                 return 0;
8765
8766         /*
8767          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
8768          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
8769          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
8770          */
8771
8772 #ifdef CONFIG_SMP
8773         if (rq->ttwu_pending)
8774                 return 0;
8775 #endif
8776
8777         return 1;
8778 }
8779
8780 /*
8781  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
8782  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
8783  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8784  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8785  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
8786  */
8787 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
8788                                           struct sched_group *group,
8789                                           struct sg_lb_stats *sgs,
8790                                           struct task_struct *p)
8791 {
8792         int i, nr_running;
8793
8794         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8795
8796         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
8797                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8798                 unsigned int local;
8799
8800                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
8801                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
8802                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
8803                 local = task_running_on_cpu(i, p);
8804                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
8805
8806                 nr_running = rq->nr_running - local;
8807                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8808
8809                 /*
8810                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
8811                  */
8812                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
8813                         sgs->idle_cpus++;
8814
8815         }
8816
8817         /* Check if task fits in the group */
8818         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8819             !task_fits_capacity(p, group->sgc->max_capacity)) {
8820                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
8821         }
8822
8823         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8824
8825         sgs->group_weight = group->group_weight;
8826
8827         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
8828
8829         /*
8830          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
8831          * overloaded
8832          */
8833         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
8834                 sgs->group_type == group_overloaded)
8835                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8836                                 sgs->group_capacity;
8837 }
8838
8839 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
8840                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
8841                                struct sched_group *group,
8842                                struct sg_lb_stats *sgs)
8843 {
8844         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
8845                 return true;
8846
8847         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
8848                 return false;
8849
8850         /*
8851          * The candidate and the current idlest group are the same type of
8852          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
8853          */
8854
8855         switch (sgs->group_type) {
8856         case group_overloaded:
8857         case group_fully_busy:
8858                 /* Select the group with lowest avg_load. */
8859                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
8860                         return false;
8861                 break;
8862
8863         case group_imbalanced:
8864         case group_asym_packing:
8865                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
8866                 return false;
8867
8868         case group_misfit_task:
8869                 /* Select group with the highest max capacity */
8870                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
8871                         return false;
8872                 break;
8873
8874         case group_has_spare:
8875                 /* Select group with most idle CPUs */
8876                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
8877                         return false;
8878
8879                 /* Select group with lowest group_util */
8880                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
8881                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
8882                         return false;
8883
8884                 break;
8885         }
8886
8887         return true;
8888 }
8889
8890 /*
8891  * Allow a NUMA imbalance if busy CPUs is less than 25% of the domain.
8892  * This is an approximation as the number of running tasks may not be
8893  * related to the number of busy CPUs due to sched_setaffinity.
8894  */
8895 static inline bool allow_numa_imbalance(int dst_running, int dst_weight)
8896 {
8897         return (dst_running < (dst_weight >> 2));
8898 }
8899
8900 /*
8901  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
8902  * domain.
8903  *
8904  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
8905  */
8906 static struct sched_group *
8907 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
8908 {
8909         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
8910         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
8911         struct sg_lb_stats *sgs;
8912         unsigned long imbalance;
8913         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
8914                         .avg_load = UINT_MAX,
8915                         .group_type = group_overloaded,
8916         };
8917
8918         do {
8919                 int local_group;
8920
8921                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
8922                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
8923                                         p->cpus_ptr))
8924                         continue;
8925
8926                 /* Skip over this group if no cookie matched */
8927                 if (!sched_group_cookie_match(cpu_rq(this_cpu), p, group))
8928                         continue;
8929
8930                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
8931                                                sched_group_span(group));
8932
8933                 if (local_group) {
8934                         sgs = &local_sgs;
8935                         local = group;
8936                 } else {
8937                         sgs = &tmp_sgs;
8938                 }
8939
8940                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
8941
8942                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
8943                         idlest = group;
8944                         idlest_sgs = *sgs;
8945                 }
8946
8947         } while (group = group->next, group != sd->groups);
8948
8949
8950         /* There is no idlest group to push tasks to */
8951         if (!idlest)
8952                 return NULL;
8953
8954         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
8955         if (!local)
8956                 return idlest;
8957
8958         /*
8959          * If the local group is idler than the selected idlest group
8960          * don't try and push the task.
8961          */
8962         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
8963                 return NULL;
8964
8965         /*
8966          * If the local group is busier than the selected idlest group
8967          * try and push the task.
8968          */
8969         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
8970                 return idlest;
8971
8972         switch (local_sgs.group_type) {
8973         case group_overloaded:
8974         case group_fully_busy:
8975
8976                 /* Calculate allowed imbalance based on load */
8977                 imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
8978                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
8979
8980                 /*
8981                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
8982                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
8983                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
8984                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
8985                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
8986                  * and consider staying local.
8987                  */
8988
8989                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
8990                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
8991                         return NULL;
8992
8993                 /*
8994                  * If the local group is less loaded than the selected
8995                  * idlest group don't try and push any tasks.
8996                  */
8997                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
8998                         return NULL;
8999
9000                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
9001                         return NULL;
9002                 break;
9003
9004         case group_imbalanced:
9005         case group_asym_packing:
9006                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
9007                 return NULL;
9008
9009         case group_misfit_task:
9010                 /* Select group with the highest max capacity */
9011                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
9012                         return NULL;
9013                 break;
9014
9015         case group_has_spare:
9016                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
9017 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9018                         int idlest_cpu;
9019                         /*
9020                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
9021                          * the preferred node
9022                          */
9023                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9024                                 return NULL;
9025
9026                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
9027                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9028                                 return idlest;
9029 #endif
9030                         /*
9031                          * Otherwise, keep the task on this node to stay close
9032                          * its wakeup source and improve locality. If there is
9033                          * a real need of migration, periodic load balance will
9034                          * take care of it.
9035                          */
9036                         if (allow_numa_imbalance(local_sgs.sum_nr_running, sd->span_weight))
9037                                 return NULL;
9038                 }
9039
9040                 /*
9041                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
9042                  * compare the utilization which is more stable but it can end
9043                  * up that the group has less spare capacity but finally more
9044                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
9045                  */
9046                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
9047                         return NULL;
9048                 break;
9049         }
9050
9051         return idlest;
9052 }
9053
9054 /**
9055  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
9056  * @env: The load balancing environment.
9057  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
9058  */
9059
9060 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9061 {
9062         struct sched_domain *child = env->sd->child;
9063         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9064         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
9065         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
9066         int sg_status = 0;
9067
9068         do {
9069                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
9070                 int local_group;
9071
9072                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
9073                 if (local_group) {
9074                         sds->local = sg;
9075                         sgs = local;
9076
9077                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
9078                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
9079                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
9080                 }
9081
9082                 update_sg_lb_stats(env, sg, sgs, &sg_status);
9083
9084                 if (local_group)
9085                         goto next_group;
9086
9087
9088                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
9089                         sds->busiest = sg;
9090                         sds->busiest_stat = *sgs;
9091                 }
9092
9093 next_group:
9094                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
9095                 sds->total_load += sgs->group_load;
9096                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
9097
9098                 sg = sg->next;
9099         } while (sg != env->sd->groups);
9100
9101         /* Tag domain that child domain prefers tasks go to siblings first */
9102         sds->prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
9103
9104
9105         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
9106                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
9107
9108         if (!env->sd->parent) {
9109                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9110
9111                 /* update overload indicator if we are at root domain */
9112                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
9113
9114                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
9115                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9116                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9117         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
9118                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9119
9120                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
9121                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
9122         }
9123 }
9124
9125 #define NUMA_IMBALANCE_MIN 2
9126
9127 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance,
9128                                 int dst_running, int dst_weight)
9129 {
9130         if (!allow_numa_imbalance(dst_running, dst_weight))
9131                 return imbalance;
9132
9133         /*
9134          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
9135          * tasks that remain local when the destination is lightly loaded.
9136          */
9137         if (imbalance <= NUMA_IMBALANCE_MIN)
9138                 return 0;
9139
9140         return imbalance;
9141 }
9142
9143 /**
9144  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
9145  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
9146  * @env: load balance environment
9147  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
9148  */
9149 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9150 {
9151         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9152
9153         local = &sds->local_stat;
9154         busiest = &sds->busiest_stat;
9155
9156         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
9157                 /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
9158                 env->migration_type = migrate_misfit;
9159                 env->imbalance = 1;
9160                 return;
9161         }
9162
9163         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
9164                 /*
9165                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
9166                  * the preferred CPU.
9167                  */
9168                 env->migration_type = migrate_task;
9169                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
9170                 return;
9171         }
9172
9173         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
9174                 /*
9175                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
9176                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
9177                  * the imbalance. The next load balance will take care of
9178                  * balancing back the system.
9179                  */
9180                 env->migration_type = migrate_task;
9181                 env->imbalance = 1;
9182                 return;
9183         }
9184
9185         /*
9186          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
9187          * emptying busiest.
9188          */
9189         if (local->group_type == group_has_spare) {
9190                 if ((busiest->group_type > group_fully_busy) &&
9191                     !(env->sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES)) {
9192                         /*
9193                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
9194                          * capacity. This might end up creating spare capacity
9195                          * in busiest or busiest still being overloaded but
9196                          * there is no simple way to directly compute the
9197                          * amount of load to migrate in order to balance the
9198                          * system.
9199                          */
9200                         env->migration_type = migrate_util;
9201                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
9202                                          local->group_util;
9203
9204                         /*
9205                          * In some cases, the group's utilization is max or even
9206                          * higher than capacity because of migrations but the
9207                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
9208                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
9209                          * try to pull it.
9210                          */
9211                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
9212                                 env->migration_type = migrate_task;
9213                                 env->imbalance = 1;
9214                         }
9215
9216                         return;
9217                 }
9218
9219                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
9220                         unsigned int nr_diff = busiest->sum_nr_running;
9221                         /*
9222                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
9223                          * groups.
9224                          */
9225                         env->migration_type = migrate_task;
9226                         lsub_positive(&nr_diff, local->sum_nr_running);
9227                         env->imbalance = nr_diff >> 1;
9228                 } else {
9229
9230                         /*
9231                          * If there is no overload, we just want to even the number of
9232                          * idle cpus.
9233                          */
9234                         env->migration_type = migrate_task;
9235                         env->imbalance = max_t(long, 0, (local->idle_cpus -
9236                                                  busiest->idle_cpus) >> 1);
9237                 }
9238
9239                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
9240                 if (env->sd->flags & SD_NUMA) {
9241                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
9242                                 busiest->sum_nr_running, busiest->group_weight);
9243                 }
9244
9245                 return;
9246         }
9247
9248         /*
9249          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
9250          * busiest group
9251          */
9252         if (local->group_type < group_overloaded) {
9253                 /*
9254                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
9255                  * finally needed.
9256                  */
9257
9258                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9259                                   local->group_capacity;
9260
9261                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9262                                 sds->total_capacity;
9263                 /*
9264                  * If the local group is more loaded than the selected
9265                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9266                  */
9267                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
9268                         env->imbalance = 0;
9269                         return;
9270                 }
9271         }
9272
9273         /*
9274          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
9275          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
9276          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
9277          * below the average load. At the same time, we also don't want to
9278          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
9279          * the minimum possible imbalance.
9280          */
9281         env->migration_type = migrate_load;
9282         env->imbalance = min(
9283                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
9284                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
9285         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
9286 }
9287
9288 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
9289
9290 /*
9291  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
9292  *
9293  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
9294  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
9295  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
9296  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  force      force
9297  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
9298  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
9299  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
9300  *
9301  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
9302  *            statistics.
9303  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
9304  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
9305  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
9306  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
9307  *            different in groups.
9308  */
9309
9310 /**
9311  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
9312  * if there is an imbalance.
9313  *
9314  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
9315  * to restore balance.
9316  *
9317  * @env: The load balancing environment.
9318  *
9319  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
9320  */
9321 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
9322 {
9323         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9324         struct sd_lb_stats sds;
9325
9326         init_sd_lb_stats(&sds);
9327
9328         /*
9329          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
9330          * this level.
9331          */
9332         update_sd_lb_stats(env, &sds);
9333
9334         if (sched_energy_enabled()) {
9335                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9336
9337                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
9338                         goto out_balanced;
9339         }
9340
9341         local = &sds.local_stat;
9342         busiest = &sds.busiest_stat;
9343
9344         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
9345         if (!sds.busiest)
9346                 goto out_balanced;
9347
9348         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
9349         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
9350                 goto force_balance;
9351
9352         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
9353         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
9354                 goto force_balance;
9355
9356         /*
9357          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
9358          * work because they assume all things are equal, which typically
9359          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
9360          */
9361         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
9362                 goto force_balance;
9363
9364         /*
9365          * If the local group is busier than the selected busiest group
9366          * don't try and pull any tasks.
9367          */
9368         if (local->group_type > busiest->group_type)
9369                 goto out_balanced;
9370
9371         /*
9372          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
9373          * between tasks.
9374          */
9375         if (local->group_type == group_overloaded) {
9376                 /*
9377                  * If the local group is more loaded than the selected
9378                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9379                  */
9380                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
9381                         goto out_balanced;
9382
9383                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
9384                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9385                                 sds.total_capacity;
9386
9387                 /*
9388                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
9389                  * domain average load.
9390                  */
9391                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
9392                         goto out_balanced;
9393
9394                 /*
9395                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
9396                  * conservative.
9397                  */
9398                 if (100 * busiest->avg_load <=
9399                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
9400                         goto out_balanced;
9401         }
9402
9403         /* Try to move all excess tasks to child's sibling domain */
9404         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
9405             busiest->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)
9406                 goto force_balance;
9407
9408         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
9409                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
9410                         /*
9411                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
9412                          * result the local one too) but this CPU is already
9413                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
9414                          */
9415                         goto out_balanced;
9416
9417                 if (busiest->group_weight > 1 &&
9418                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1))
9419                         /*
9420                          * If the busiest group is not overloaded
9421                          * and there is no imbalance between this and busiest
9422                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
9423                          * becomes significant if the diff is greater than 1
9424                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
9425                          * on another group. Of course this applies only if
9426                          * there is more than 1 CPU per group.
9427                          */
9428                         goto out_balanced;
9429
9430                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1)
9431                         /*
9432                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
9433                          */
9434                         goto out_balanced;
9435         }
9436
9437 force_balance:
9438         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
9439         calculate_imbalance(env, &sds);
9440         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
9441
9442 out_balanced:
9443         env->imbalance = 0;
9444         return NULL;
9445 }
9446
9447 /*
9448  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
9449  */
9450 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
9451                                      struct sched_group *group)
9452 {
9453         struct rq *busiest = NULL, *rq;
9454         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
9455         unsigned int busiest_nr = 0;
9456         int i;
9457
9458         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9459                 unsigned long capacity, load, util;
9460                 unsigned int nr_running;
9461                 enum fbq_type rt;
9462
9463                 rq = cpu_rq(i);
9464                 rt = fbq_classify_rq(rq);
9465
9466                 /*
9467                  * We classify groups/runqueues into three groups:
9468                  *  - regular: there are !numa tasks
9469                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
9470                  *  - all:     there is no distinction
9471                  *
9472                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
9473                  * ignore those when there's better options.
9474                  *
9475                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
9476                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
9477                  * queue by moving tasks around inside the node.
9478                  *
9479                  * If we cannot move enough load due to this classification
9480                  * the next pass will adjust the group classification and
9481                  * allow migration of more tasks.
9482                  *
9483                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
9484                  */
9485                 if (rt > env->fbq_type)
9486                         continue;
9487
9488                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
9489                 if (!nr_running)
9490                         continue;
9491
9492                 capacity = capacity_of(i);
9493
9494                 /*
9495                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
9496                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
9497                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
9498                  * average load.
9499                  */
9500                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9501                     !capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), capacity) &&
9502                     nr_running == 1)
9503                         continue;
9504
9505                 switch (env->migration_type) {
9506                 case migrate_load:
9507                         /*
9508                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
9509                          * which is not scaled with the CPU capacity.
9510                          */
9511                         load = cpu_load(rq);
9512
9513                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
9514                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
9515                                 break;
9516
9517                         /*
9518                          * For the load comparisons with the other CPUs,
9519                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
9520                          * capacity, so that the load can be moved away
9521                          * from the CPU that is potentially running at a
9522                          * lower capacity.
9523                          *
9524                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
9525                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
9526                          * division works out to:
9527                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
9528                          * where j is our previous maximum.
9529                          */
9530                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
9531                                 busiest_load = load;
9532                                 busiest_capacity = capacity;
9533                                 busiest = rq;
9534                         }
9535                         break;
9536
9537                 case migrate_util:
9538                         util = cpu_util(cpu_of(rq));
9539
9540                         /*
9541                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
9542                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
9543                          * detach the task.
9544                          */
9545                         if (nr_running <= 1)
9546                                 continue;
9547
9548                         if (busiest_util < util) {
9549                                 busiest_util = util;
9550                                 busiest = rq;
9551                         }
9552                         break;
9553
9554                 case migrate_task:
9555                         if (busiest_nr < nr_running) {
9556                                 busiest_nr = nr_running;
9557                                 busiest = rq;
9558                         }
9559                         break;
9560
9561                 case migrate_misfit:
9562                         /*
9563                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
9564                          * simply seek the "biggest" misfit task.
9565                          */
9566                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
9567                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
9568                                 busiest = rq;
9569                         }
9570
9571                         break;
9572
9573                 }
9574         }
9575
9576         return busiest;
9577 }
9578
9579 /*
9580  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
9581  * so long as it is large enough.
9582  */
9583 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
9584
9585 static inline bool
9586 asym_active_balance(struct lb_env *env)
9587 {
9588         /*
9589          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
9590          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
9591          * highest priority CPUs.
9592          */
9593         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
9594                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
9595 }
9596
9597 static inline bool
9598 imbalanced_active_balance(struct lb_env *env)
9599 {
9600         struct sched_domain *sd = env->sd;
9601
9602         /*
9603          * The imbalanced case includes the case of pinned tasks preventing a fair
9604          * distribution of the load on the system but also the even distribution of the
9605          * threads on a system with spare capacity
9606          */
9607         if ((env->migration_type == migrate_task) &&
9608             (sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2))
9609                 return 1;
9610
9611         return 0;
9612 }
9613
9614 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
9615 {
9616         struct sched_domain *sd = env->sd;
9617
9618         if (asym_active_balance(env))
9619                 return 1;
9620
9621         if (imbalanced_active_balance(env))
9622                 return 1;
9623
9624         /*
9625          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
9626          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
9627          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
9628          * available on dst_cpu.
9629          */
9630         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9631             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
9632                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
9633                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
9634                         return 1;
9635         }
9636
9637         if (env->migration_type == migrate_misfit)
9638                 return 1;
9639
9640         return 0;
9641 }
9642
9643 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
9644
9645 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
9646 {
9647         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9648         int cpu;
9649
9650         /*
9651          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
9652          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
9653          */
9654         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
9655                 return 0;
9656
9657         /*
9658          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
9659          * to do the newly idle load balance.
9660          */
9661         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9662                 return 1;
9663
9664         /* Try to find first idle CPU */
9665         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
9666                 if (!idle_cpu(cpu))
9667                         continue;
9668
9669                 /* Are we the first idle CPU? */
9670                 return cpu == env->dst_cpu;
9671         }
9672
9673         /* Are we the first CPU of this group ? */
9674         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
9675 }
9676
9677 /*
9678  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
9679  * tasks if there is an imbalance.
9680  */
9681 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
9682                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
9683                         int *continue_balancing)
9684 {
9685         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
9686         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
9687         struct sched_group *group;
9688         struct rq *busiest;
9689         struct rq_flags rf;
9690         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
9691
9692         struct lb_env env = {
9693                 .sd             = sd,
9694                 .dst_cpu        = this_cpu,
9695                 .dst_rq         = this_rq,
9696                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
9697                 .idle           = idle,
9698                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
9699                 .cpus           = cpus,
9700                 .fbq_type       = all,
9701                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
9702         };
9703
9704         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
9705
9706         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
9707
9708 redo:
9709         if (!should_we_balance(&env)) {
9710                 *continue_balancing = 0;
9711                 goto out_balanced;
9712         }
9713
9714         group = find_busiest_group(&env);
9715         if (!group) {
9716                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
9717                 goto out_balanced;
9718         }
9719
9720         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
9721         if (!busiest) {
9722                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
9723                 goto out_balanced;
9724         }
9725
9726         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
9727
9728         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
9729
9730         env.src_cpu = busiest->cpu;
9731         env.src_rq = busiest;
9732
9733         ld_moved = 0;
9734         /* Clear this flag as soon as we find a pullable task */
9735         env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9736         if (busiest->nr_running > 1) {
9737                 /*
9738                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
9739                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
9740                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
9741                  * correctly treated as an imbalance.
9742                  */
9743                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
9744
9745 more_balance:
9746                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
9747                 update_rq_clock(busiest);
9748
9749                 /*
9750                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
9751                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
9752                  */
9753                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
9754
9755                 /*
9756                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
9757                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
9758                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
9759                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
9760                  * See task_rq_lock() family for the details.
9761                  */
9762
9763                 rq_unlock(busiest, &rf);
9764
9765                 if (cur_ld_moved) {
9766                         attach_tasks(&env);
9767                         ld_moved += cur_ld_moved;
9768                 }
9769
9770                 local_irq_restore(rf.flags);
9771
9772                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
9773                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
9774                         goto more_balance;
9775                 }
9776
9777                 /*
9778                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
9779                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
9780                  * where they can run. The upper limit on how many times we
9781                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
9782                  * sched_group.
9783                  *
9784                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
9785                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
9786                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
9787                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
9788                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
9789                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
9790                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
9791                  * given_cpu) causing excess load to be moved to given_cpu.
9792                  * This however should not happen so much in practice and
9793                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
9794                  * excess load moved.
9795                  */
9796                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
9797
9798                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
9799                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
9800
9801                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
9802                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
9803                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
9804                         env.loop         = 0;
9805                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
9806
9807                         /*
9808                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
9809                          * need to continue with same src_cpu.
9810                          */
9811                         goto more_balance;
9812                 }
9813
9814                 /*
9815                  * We failed to reach balance because of affinity.
9816                  */
9817                 if (sd_parent) {
9818                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9819
9820                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
9821                                 *group_imbalance = 1;
9822                 }
9823
9824                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
9825                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9826                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
9827                         /*
9828                          * Attempting to continue load balancing at the current
9829                          * sched_domain level only makes sense if there are
9830                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
9831                          * pull load from which are not contained within the
9832                          * destination group that is receiving any migrated
9833                          * load.
9834                          */
9835                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
9836                                 env.loop = 0;
9837                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
9838                                 goto redo;
9839                         }
9840                         goto out_all_pinned;
9841                 }
9842         }
9843
9844         if (!ld_moved) {
9845                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
9846                 /*
9847                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
9848                  * We do not want newidle balance, which can be very
9849                  * frequent, pollute the failure counter causing
9850                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
9851                  */
9852                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
9853                         sd->nr_balance_failed++;
9854
9855                 if (need_active_balance(&env)) {
9856                         unsigned long flags;
9857
9858                         raw_spin_rq_lock_irqsave(busiest, flags);
9859
9860                         /*
9861                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
9862                          * if the curr task on busiest CPU can't be
9863                          * moved to this_cpu:
9864                          */
9865                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
9866                                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
9867                                 goto out_one_pinned;
9868                         }
9869
9870                         /* Record that we found at least one task that could run on this_cpu */
9871                         env.flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
9872
9873                         /*
9874                          * ->active_balance synchronizes accesses to
9875                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
9876                          * only after active load balance is finished.
9877                          */
9878                         if (!busiest->active_balance) {
9879                                 busiest->active_balance = 1;
9880                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
9881                                 active_balance = 1;
9882                         }
9883                         raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
9884
9885                         if (active_balance) {
9886                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
9887                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
9888                                         &busiest->active_balance_work);
9889                         }
9890                 }
9891         } else {
9892                 sd->nr_balance_failed = 0;
9893         }
9894
9895         if (likely(!active_balance) || need_active_balance(&env)) {
9896                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
9897                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
9898         }
9899
9900         goto out;
9901
9902 out_balanced:
9903         /*
9904          * We reach balance although we may have faced some affinity
9905          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
9906          * a chance to move and fix the imbalance.
9907          */
9908         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9909                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9910
9911                 if (*group_imbalance)
9912                         *group_imbalance = 0;
9913         }
9914
9915 out_all_pinned:
9916         /*
9917          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
9918          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
9919          * can try to migrate them.
9920          */
9921         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
9922
9923         sd->nr_balance_failed = 0;
9924
9925 out_one_pinned:
9926         ld_moved = 0;
9927
9928         /*
9929          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
9930          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
9931          * skyrocketing in a short amount of time. Skip the balance_interval
9932          * increase logic to avoid that.
9933          */
9934         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9935                 goto out;
9936
9937         /* tune up the balancing interval */
9938         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
9939              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
9940             sd->balance_interval < sd->max_interval)
9941                 sd->balance_interval *= 2;
9942 out:
9943         return ld_moved;
9944 }
9945
9946 static inline unsigned long
9947 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
9948 {
9949         unsigned long interval = sd->balance_interval;
9950
9951         if (cpu_busy)
9952                 interval *= sd->busy_factor;
9953
9954         /* scale ms to jiffies */
9955         interval = msecs_to_jiffies(interval);
9956
9957         /*
9958          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
9959          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
9960          * from being multiples of each other.
9961          */
9962         if (cpu_busy)
9963                 interval -= 1;
9964
9965         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9966
9967         return interval;
9968 }
9969
9970 static inline void
9971 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
9972 {
9973         unsigned long interval, next;
9974
9975         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
9976         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
9977         next = sd->last_balance + interval;
9978
9979         if (time_after(*next_balance, next))
9980                 *next_balance = next;
9981 }
9982
9983 /*
9984  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
9985  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
9986  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
9987  * avoids physical / logical imbalances.
9988  */
9989 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
9990 {
9991         struct rq *busiest_rq = data;
9992         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
9993         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
9994         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
9995         struct sched_domain *sd;
9996         struct task_struct *p = NULL;
9997         struct rq_flags rf;
9998
9999         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
10000         /*
10001          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
10002          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
10003          * inactive CPUs.
10004          */
10005         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
10006                 goto out_unlock;
10007
10008         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
10009         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
10010                      !busiest_rq->active_balance))
10011                 goto out_unlock;
10012
10013         /* Is there any task to move? */
10014         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
10015                 goto out_unlock;
10016
10017         /*
10018          * This condition is "impossible", if it occurs
10019          * we need to fix it. Originally reported by
10020          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
10021          */
10022         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
10023
10024         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
10025         rcu_read_lock();
10026         for_each_domain(target_cpu, sd) {
10027                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
10028                         break;
10029         }
10030
10031         if (likely(sd)) {
10032                 struct lb_env env = {
10033                         .sd             = sd,
10034                         .dst_cpu        = target_cpu,
10035                         .dst_rq         = target_rq,
10036                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
10037                         .src_rq         = busiest_rq,
10038                         .idle           = CPU_IDLE,
10039                         .flags          = LBF_ACTIVE_LB,
10040                 };
10041
10042                 schedstat_inc(sd->alb_count);
10043                 update_rq_clock(busiest_rq);
10044
10045                 p = detach_one_task(&env);
10046                 if (p) {
10047                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
10048                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
10049                         sd->nr_balance_failed = 0;
10050                 } else {
10051                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
10052                 }
10053         }
10054         rcu_read_unlock();
10055 out_unlock:
10056         busiest_rq->active_balance = 0;
10057         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
10058
10059         if (p)
10060                 attach_one_task(target_rq, p);
10061
10062         local_irq_enable();
10063
10064         return 0;
10065 }
10066
10067 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
10068
10069 /*
10070  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
10071  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
10072  */
10073 void update_max_interval(void)
10074 {
10075         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
10076 }
10077
10078 /*
10079  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
10080  * and initiates a balancing operation if so.
10081  *
10082  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
10083  */
10084 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
10085 {
10086         int continue_balancing = 1;
10087         int cpu = rq->cpu;
10088         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10089         unsigned long interval;
10090         struct sched_domain *sd;
10091         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10092         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
10093         int update_next_balance = 0;
10094         int need_serialize, need_decay = 0;
10095         u64 max_cost = 0;
10096
10097         rcu_read_lock();
10098         for_each_domain(cpu, sd) {
10099                 /*
10100                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
10101                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
10102                  */
10103                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
10104                         sd->max_newidle_lb_cost =
10105                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
10106                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
10107                         need_decay = 1;
10108                 }
10109                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
10110
10111                 /*
10112                  * Stop the load balance at this level. There is another
10113                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
10114                  * actively.
10115                  */
10116                 if (!continue_balancing) {
10117                         if (need_decay)
10118                                 continue;
10119                         break;
10120                 }
10121
10122                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10123
10124                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
10125                 if (need_serialize) {
10126                         if (!spin_trylock(&balancing))
10127                                 goto out;
10128                 }
10129
10130                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
10131                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
10132                                 /*
10133                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
10134                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
10135                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
10136                                  */
10137                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10138                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10139                         }
10140                         sd->last_balance = jiffies;
10141                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10142                 }
10143                 if (need_serialize)
10144                         spin_unlock(&balancing);
10145 out:
10146                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
10147                         next_balance = sd->last_balance + interval;
10148                         update_next_balance = 1;
10149                 }
10150         }
10151         if (need_decay) {
10152                 /*
10153                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
10154                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
10155                  */
10156                 rq->max_idle_balance_cost =
10157                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
10158         }
10159         rcu_read_unlock();
10160
10161         /*
10162          * next_balance will be updated only when there is a need.
10163          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
10164          * updated.
10165          */
10166         if (likely(update_next_balance))
10167                 rq->next_balance = next_balance;
10168
10169 }
10170
10171 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
10172 {
10173         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
10174 }
10175
10176 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10177 /*
10178  * idle load balancing details
10179  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
10180  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
10181  *   load balancing for all the idle CPUs.
10182  * - HK_FLAG_MISC CPUs are used for this task, because HK_FLAG_SCHED not set
10183  *   anywhere yet.
10184  */
10185
10186 static inline int find_new_ilb(void)
10187 {
10188         int ilb;
10189         const struct cpumask *hk_mask;
10190
10191         hk_mask = housekeeping_cpumask(HK_FLAG_MISC);
10192
10193         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask, hk_mask) {
10194
10195                 if (ilb == smp_processor_id())
10196                         continue;
10197
10198                 if (idle_cpu(ilb))
10199                         return ilb;
10200         }
10201
10202         return nr_cpu_ids;
10203 }
10204
10205 /*
10206  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
10207  * idle CPU in the HK_FLAG_MISC housekeeping set (if there is one).
10208  */
10209 static void kick_ilb(unsigned int flags)
10210 {
10211         int ilb_cpu;
10212
10213         /*
10214          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
10215          * not if we only update stats.
10216          */
10217         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10218                 nohz.next_balance = jiffies+1;
10219
10220         ilb_cpu = find_new_ilb();
10221
10222         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
10223                 return;
10224
10225         /*
10226          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
10227          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
10228          */
10229         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
10230         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
10231                 return;
10232
10233         /*
10234          * This way we generate an IPI on the target CPU which
10235          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
10236          * will be run before returning from the IPI.
10237          */
10238         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
10239 }
10240
10241 /*
10242  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
10243  * of idle CPUs in the system.
10244  */
10245 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
10246 {
10247         unsigned long now = jiffies;
10248         struct sched_domain_shared *sds;
10249         struct sched_domain *sd;
10250         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
10251         unsigned int flags = 0;
10252
10253         if (unlikely(rq->idle_balance))
10254                 return;
10255
10256         /*
10257          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
10258          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
10259          */
10260         nohz_balance_exit_idle(rq);
10261
10262         /*
10263          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
10264          * balancing.
10265          */
10266         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
10267                 return;
10268
10269         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
10270             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10271                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
10272
10273         if (time_before(now, nohz.next_balance))
10274                 goto out;
10275
10276         if (rq->nr_running >= 2) {
10277                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10278                 goto out;
10279         }
10280
10281         rcu_read_lock();
10282
10283         sd = rcu_dereference(rq->sd);
10284         if (sd) {
10285                 /*
10286                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
10287                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
10288                  * on.
10289                  */
10290                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
10291                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10292                         goto unlock;
10293                 }
10294         }
10295
10296         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
10297         if (sd) {
10298                 /*
10299                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
10300                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
10301                  * around.
10302                  */
10303                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
10304                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
10305                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10306                                 goto unlock;
10307                         }
10308                 }
10309         }
10310
10311         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
10312         if (sd) {
10313                 /*
10314                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
10315                  * to run the misfit task on.
10316                  */
10317                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
10318                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10319                         goto unlock;
10320                 }
10321
10322                 /*
10323                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
10324                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
10325                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
10326                  *
10327                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
10328                  */
10329                 goto unlock;
10330         }
10331
10332         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
10333         if (sds) {
10334                 /*
10335                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
10336                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
10337                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
10338                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
10339                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
10340                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
10341                  * like this LLC domain has tasks we could move.
10342                  */
10343                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
10344                 if (nr_busy > 1) {
10345                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10346                         goto unlock;
10347                 }
10348         }
10349 unlock:
10350         rcu_read_unlock();
10351 out:
10352         if (flags)
10353                 kick_ilb(flags);
10354 }
10355
10356 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
10357 {
10358         struct sched_domain *sd;
10359
10360         rcu_read_lock();
10361         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10362
10363         if (!sd || !sd->nohz_idle)
10364                 goto unlock;
10365         sd->nohz_idle = 0;
10366
10367         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10368 unlock:
10369         rcu_read_unlock();
10370 }
10371
10372 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
10373 {
10374         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
10375
10376         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
10377                 return;
10378
10379         rq->nohz_tick_stopped = 0;
10380         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10381         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
10382
10383         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
10384 }
10385
10386 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
10387 {
10388         struct sched_domain *sd;
10389
10390         rcu_read_lock();
10391         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10392
10393         if (!sd || sd->nohz_idle)
10394                 goto unlock;
10395         sd->nohz_idle = 1;
10396
10397         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10398 unlock:
10399         rcu_read_unlock();
10400 }
10401
10402 /*
10403  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
10404  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
10405  */
10406 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
10407 {
10408         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10409
10410         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
10411
10412         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
10413         if (!cpu_active(cpu))
10414                 return;
10415
10416         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
10417         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
10418                 return;
10419
10420         /*
10421          * Can be set safely without rq->lock held
10422          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
10423          * rq->lock is held during the check and the clear
10424          */
10425         rq->has_blocked_load = 1;
10426
10427         /*
10428          * The tick is still stopped but load could have been added in the
10429          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
10430          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
10431          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
10432          */
10433         if (rq->nohz_tick_stopped)
10434                 goto out;
10435
10436         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
10437         if (on_null_domain(rq))
10438                 return;
10439
10440         rq->nohz_tick_stopped = 1;
10441
10442         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10443         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
10444
10445         /*
10446          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
10447          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
10448          * store.
10449          */
10450         smp_mb__after_atomic();
10451
10452         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
10453
10454 out:
10455         /*
10456          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
10457          * enable the periodic update of the load of idle cpus
10458          */
10459         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10460 }
10461
10462 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq)
10463 {
10464         unsigned int cpu = rq->cpu;
10465
10466         if (!rq->has_blocked_load)
10467                 return false;
10468
10469         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
10470                 return false;
10471
10472         if (!time_after(jiffies, READ_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick)))
10473                 return true;
10474
10475         update_blocked_averages(cpu);
10476
10477         return rq->has_blocked_load;
10478 }
10479
10480 /*
10481  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
10482  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
10483  * tasks movement depending of flags.
10484  */
10485 static void _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
10486                                enum cpu_idle_type idle)
10487 {
10488         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10489         unsigned long now = jiffies;
10490         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
10491         bool has_blocked_load = false;
10492         int update_next_balance = 0;
10493         int this_cpu = this_rq->cpu;
10494         int balance_cpu;
10495         struct rq *rq;
10496
10497         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
10498
10499         /*
10500          * We assume there will be no idle load after this update and clear
10501          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
10502          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
10503          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
10504          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
10505          * check the load of an idle cpu.
10506          */
10507         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
10508
10509         /*
10510          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
10511          * store from nohz_balance_enter_idle().
10512          */
10513         smp_mb();
10514
10515         /*
10516          * Start with the next CPU after this_cpu so we will end with this_cpu and let a
10517          * chance for other idle cpu to pull load.
10518          */
10519         for_each_cpu_wrap(balance_cpu,  nohz.idle_cpus_mask, this_cpu+1) {
10520                 if (!idle_cpu(balance_cpu))
10521                         continue;
10522
10523                 /*
10524                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
10525                  * work being done for other CPUs. Next load
10526                  * balancing owner will pick it up.
10527                  */
10528                 if (need_resched()) {
10529                         has_blocked_load = true;
10530                         goto abort;
10531                 }
10532
10533                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
10534
10535                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq);
10536
10537                 /*
10538                  * If time for next balance is due,
10539                  * do the balance.
10540                  */
10541                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
10542                         struct rq_flags rf;
10543
10544                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10545                         update_rq_clock(rq);
10546                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10547
10548                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10549                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
10550                 }
10551
10552                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
10553                         next_balance = rq->next_balance;
10554                         update_next_balance = 1;
10555                 }
10556         }
10557
10558         /*
10559          * next_balance will be updated only when there is a need.
10560          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
10561          * updated.
10562          */
10563         if (likely(update_next_balance))
10564                 nohz.next_balance = next_balance;
10565
10566         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
10567                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
10568
10569 abort:
10570         /* There is still blocked load, enable periodic update */
10571         if (has_blocked_load)
10572                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10573 }
10574
10575 /*
10576  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
10577  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
10578  */
10579 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10580 {
10581         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
10582
10583         if (!flags)
10584                 return false;
10585
10586         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
10587
10588         if (idle != CPU_IDLE)
10589                 return false;
10590
10591         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
10592
10593         return true;
10594 }
10595
10596 /*
10597  * Check if we need to run the ILB for updating blocked load before entering
10598  * idle state.
10599  */
10600 void nohz_run_idle_balance(int cpu)
10601 {
10602         unsigned int flags;
10603
10604         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(cpu));
10605
10606         /*
10607          * Update the blocked load only if no SCHED_SOFTIRQ is about to happen
10608          * (ie NOHZ_STATS_KICK set) and will do the same.
10609          */
10610         if ((flags == NOHZ_NEWILB_KICK) && !need_resched())
10611                 _nohz_idle_balance(cpu_rq(cpu), NOHZ_STATS_KICK, CPU_IDLE);
10612 }
10613
10614 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
10615 {
10616         int this_cpu = this_rq->cpu;
10617
10618         /*
10619          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
10620          * housekeeping
10621          */
10622         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
10623                 return;
10624
10625         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
10626         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
10627                 return;
10628
10629         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
10630         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
10631             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10632                 return;
10633
10634         /*
10635          * Set the need to trigger ILB in order to update blocked load
10636          * before entering idle state.
10637          */
10638         atomic_or(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(this_cpu));
10639 }
10640
10641 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10642 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
10643
10644 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10645 {
10646         return false;
10647 }
10648
10649 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
10650 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10651
10652 /*
10653  * newidle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
10654  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
10655  *
10656  * Returns:
10657  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
10658  *     0 - failed, no new tasks
10659  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
10660  */
10661 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
10662 {
10663         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
10664         int this_cpu = this_rq->cpu;
10665         struct sched_domain *sd;
10666         int pulled_task = 0;
10667         u64 curr_cost = 0;
10668
10669         update_misfit_status(NULL, this_rq);
10670
10671         /*
10672          * There is a task waiting to run. No need to search for one.
10673          * Return 0; the task will be enqueued when switching to idle.
10674          */
10675         if (this_rq->ttwu_pending)
10676                 return 0;
10677
10678         /*
10679          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
10680          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
10681          */
10682         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
10683
10684         /*
10685          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
10686          */
10687         if (!cpu_active(this_cpu))
10688                 return 0;
10689
10690         /*
10691          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
10692          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
10693          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
10694          * re-start the picking loop.
10695          */
10696         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
10697
10698         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
10699             !READ_ONCE(this_rq->rd->overload)) {
10700
10701                 rcu_read_lock();
10702                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
10703                 if (sd)
10704                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10705                 rcu_read_unlock();
10706
10707                 goto out;
10708         }
10709
10710         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
10711
10712         update_blocked_averages(this_cpu);
10713         rcu_read_lock();
10714         for_each_domain(this_cpu, sd) {
10715                 int continue_balancing = 1;
10716                 u64 t0, domain_cost;
10717
10718                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
10719                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10720                         break;
10721                 }
10722
10723                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
10724                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
10725
10726                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
10727                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
10728                                                    &continue_balancing);
10729
10730                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
10731                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
10732                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
10733
10734                         curr_cost += domain_cost;
10735                 }
10736
10737                 update_next_balance(sd, &next_balance);
10738
10739                 /*
10740                  * Stop searching for tasks to pull if there are
10741                  * now runnable tasks on this rq.
10742                  */
10743                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0 ||
10744                     this_rq->ttwu_pending)
10745                         break;
10746         }
10747         rcu_read_unlock();
10748
10749         raw_spin_rq_lock(this_rq);
10750
10751         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
10752                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
10753
10754         /*
10755          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
10756          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
10757          * pretend we pulled a task.
10758          */
10759         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
10760                 pulled_task = 1;
10761
10762         /* Is there a task of a high priority class? */
10763         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
10764                 pulled_task = -1;
10765
10766 out:
10767         /* Move the next balance forward */
10768         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
10769                 this_rq->next_balance = next_balance;
10770
10771         if (pulled_task)
10772                 this_rq->idle_stamp = 0;
10773         else
10774                 nohz_newidle_balance(this_rq);
10775
10776         rq_repin_lock(this_rq, rf);
10777
10778         return pulled_task;
10779 }
10780
10781 /*
10782  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
10783  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
10784  */
10785 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
10786 {
10787         struct rq *this_rq = this_rq();
10788         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
10789                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10790
10791         /*
10792          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
10793          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
10794          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
10795          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
10796          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
10797          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
10798          */
10799         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
10800                 return;
10801
10802         /* normal load balance */
10803         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
10804         rebalance_domains(this_rq, idle);
10805 }
10806
10807 /*
10808  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
10809  */
10810 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
10811 {
10812         /*
10813          * Don't need to rebalance while attached to NULL domain or
10814          * runqueue CPU is not active
10815          */
10816         if (unlikely(on_null_domain(rq) || !cpu_active(cpu_of(rq))))
10817                 return;
10818
10819         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
10820                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
10821
10822         nohz_balancer_kick(rq);
10823 }
10824
10825 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
10826 {
10827         update_sysctl();
10828
10829         update_runtime_enabled(rq);
10830 }
10831
10832 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
10833 {
10834         update_sysctl();
10835
10836         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
10837         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
10838 }
10839
10840 #endif /* CONFIG_SMP */
10841
10842 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
10843 static inline bool
10844 __entity_slice_used(struct sched_entity *se, int min_nr_tasks)
10845 {
10846         u64 slice = sched_slice(cfs_rq_of(se), se);
10847         u64 rtime = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
10848
10849         return (rtime * min_nr_tasks > slice);
10850 }
10851
10852 #define MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE   2
10853 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
10854 {
10855         if (!sched_core_enabled(rq))
10856                 return;
10857
10858         /*
10859          * If runqueue has only one task which used up its slice and
10860          * if the sibling is forced idle, then trigger schedule to
10861          * give forced idle task a chance.
10862          *
10863          * sched_slice() considers only this active rq and it gets the
10864          * whole slice. But during force idle, we have siblings acting
10865          * like a single runqueue and hence we need to consider runnable
10866          * tasks on this CPU and the forced idle CPU. Ideally, we should
10867          * go through the forced idle rq, but that would be a perf hit.
10868          * We can assume that the forced idle CPU has at least
10869          * MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE - 1 tasks and use that to check
10870          * if we need to give up the CPU.
10871          */
10872         if (rq->core->core_forceidle && rq->cfs.nr_running == 1 &&
10873             __entity_slice_used(&curr->se, MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE))
10874                 resched_curr(rq);
10875 }
10876
10877 /*
10878  * se_fi_update - Update the cfs_rq->min_vruntime_fi in a CFS hierarchy if needed.
10879  */
10880 static void se_fi_update(struct sched_entity *se, unsigned int fi_seq, bool forceidle)
10881 {
10882         for_each_sched_entity(se) {
10883                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10884
10885                 if (forceidle) {
10886                         if (cfs_rq->forceidle_seq == fi_seq)
10887                                 break;
10888                         cfs_rq->forceidle_seq = fi_seq;
10889                 }
10890
10891                 cfs_rq->min_vruntime_fi = cfs_rq->min_vruntime;
10892         }
10893 }
10894
10895 void task_vruntime_update(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool in_fi)
10896 {
10897         struct sched_entity *se = &p->se;
10898
10899         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
10900                 return;
10901
10902         se_fi_update(se, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
10903 }
10904
10905 bool cfs_prio_less(struct task_struct *a, struct task_struct *b, bool in_fi)
10906 {
10907         struct rq *rq = task_rq(a);
10908         struct sched_entity *sea = &a->se;
10909         struct sched_entity *seb = &b->se;
10910         struct cfs_rq *cfs_rqa;
10911         struct cfs_rq *cfs_rqb;
10912         s64 delta;
10913
10914         SCHED_WARN_ON(task_rq(b)->core != rq->core);
10915
10916 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10917         /*
10918          * Find an se in the hierarchy for tasks a and b, such that the se's
10919          * are immediate siblings.
10920          */
10921         while (sea->cfs_rq->tg != seb->cfs_rq->tg) {
10922                 int sea_depth = sea->depth;
10923                 int seb_depth = seb->depth;
10924
10925                 if (sea_depth >= seb_depth)
10926                         sea = parent_entity(sea);
10927                 if (sea_depth <= seb_depth)
10928                         seb = parent_entity(seb);
10929         }
10930
10931         se_fi_update(sea, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
10932         se_fi_update(seb, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
10933
10934         cfs_rqa = sea->cfs_rq;
10935         cfs_rqb = seb->cfs_rq;
10936 #else
10937         cfs_rqa = &task_rq(a)->cfs;
10938         cfs_rqb = &task_rq(b)->cfs;
10939 #endif
10940
10941         /*
10942          * Find delta after normalizing se's vruntime with its cfs_rq's
10943          * min_vruntime_fi, which would have been updated in prior calls
10944          * to se_fi_update().
10945          */
10946         delta = (s64)(sea->vruntime - seb->vruntime) +
10947                 (s64)(cfs_rqb->min_vruntime_fi - cfs_rqa->min_vruntime_fi);
10948
10949         return delta > 0;
10950 }
10951 #else
10952 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr) {}
10953 #endif
10954
10955 /*
10956  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
10957  *
10958  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
10959  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
10960  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
10961  * parameters.
10962  */
10963 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
10964 {
10965         struct cfs_rq *cfs_rq;
10966         struct sched_entity *se = &curr->se;
10967
10968         for_each_sched_entity(se) {
10969                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10970                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
10971         }
10972
10973         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
10974                 task_tick_numa(rq, curr);
10975
10976         update_misfit_status(curr, rq);
10977         update_overutilized_status(task_rq(curr));
10978
10979         task_tick_core(rq, curr);
10980 }
10981
10982 /*
10983  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
10984  *  - child not yet on the tasklist
10985  *  - preemption disabled
10986  */
10987 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
10988 {
10989         struct cfs_rq *cfs_rq;
10990         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
10991         struct rq *rq = this_rq();
10992         struct rq_flags rf;
10993
10994         rq_lock(rq, &rf);
10995         update_rq_clock(rq);
10996
10997         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
10998         curr = cfs_rq->curr;
10999         if (curr) {
11000                 update_curr(cfs_rq);
11001                 se->vruntime = curr->vruntime;
11002         }
11003         place_entity(cfs_rq, se, 1);
11004
11005         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
11006                 /*
11007                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
11008                  * 'current' within the tree based on its new key value.
11009                  */
11010                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
11011                 resched_curr(rq);
11012         }
11013
11014         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11015         rq_unlock(rq, &rf);
11016 }
11017
11018 /*
11019  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
11020  * the current task.
11021  */
11022 static void
11023 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
11024 {
11025         if (!task_on_rq_queued(p))
11026                 return;
11027
11028         if (rq->cfs.nr_running == 1)
11029                 return;
11030
11031         /*
11032          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
11033          * our priority decreased, or if we are not currently running on
11034          * this runqueue and our priority is higher than the current's
11035          */
11036         if (task_current(rq, p)) {
11037                 if (p->prio > oldprio)
11038                         resched_curr(rq);
11039         } else
11040                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
11041 }
11042
11043 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
11044 {
11045         struct sched_entity *se = &p->se;
11046
11047         /*
11048          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
11049          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
11050          * vruntime.
11051          */
11052         if (p->on_rq)
11053                 return true;
11054
11055         /*
11056          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
11057          * But there are some cases where it has already been normalized:
11058          *
11059          * - A forked child which is waiting for being woken up by
11060          *   wake_up_new_task().
11061          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
11062          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
11063          */
11064         if (!se->sum_exec_runtime ||
11065             (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
11066                 return true;
11067
11068         return false;
11069 }
11070
11071 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11072 /*
11073  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
11074  * visible to the root
11075  */
11076 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11077 {
11078         struct cfs_rq *cfs_rq;
11079
11080         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se));
11081
11082         /* Start to propagate at parent */
11083         se = se->parent;
11084
11085         for_each_sched_entity(se) {
11086                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11087
11088                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq)){
11089                         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
11090                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
11091                         continue;
11092                 }
11093
11094                 if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
11095                         break;
11096         }
11097 }
11098 #else
11099 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
11100 #endif
11101
11102 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11103 {
11104         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11105
11106         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
11107         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
11108         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11109         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11110         propagate_entity_cfs_rq(se);
11111 }
11112
11113 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11114 {
11115         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11116
11117 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11118         /*
11119          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
11120          * class maintain depth value), reset depth properly.
11121          */
11122         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
11123 #endif
11124
11125         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
11126         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
11127         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11128         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11129         propagate_entity_cfs_rq(se);
11130 }
11131
11132 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11133 {
11134         struct sched_entity *se = &p->se;
11135         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11136
11137         if (!vruntime_normalized(p)) {
11138                 /*
11139                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
11140                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
11141                  */
11142                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
11143                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11144         }
11145
11146         detach_entity_cfs_rq(se);
11147 }
11148
11149 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11150 {
11151         struct sched_entity *se = &p->se;
11152         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11153
11154         attach_entity_cfs_rq(se);
11155
11156         if (!vruntime_normalized(p))
11157                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
11158 }
11159
11160 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11161 {
11162         detach_task_cfs_rq(p);
11163 }
11164
11165 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11166 {
11167         attach_task_cfs_rq(p);
11168
11169         if (task_on_rq_queued(p)) {
11170                 /*
11171                  * We were most likely switched from sched_rt, so
11172                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
11173                  * if we can still preempt the current task.
11174                  */
11175                 if (task_current(rq, p))
11176                         resched_curr(rq);
11177                 else
11178                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
11179         }
11180 }
11181
11182 /* Account for a task changing its policy or group.
11183  *
11184  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
11185  * migrates between groups/classes.
11186  */
11187 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
11188 {
11189         struct sched_entity *se = &p->se;
11190
11191 #ifdef CONFIG_SMP
11192         if (task_on_rq_queued(p)) {
11193                 /*
11194                  * Move the next running task to the front of the list, so our
11195                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
11196                  */
11197                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
11198         }
11199 #endif
11200
11201         for_each_sched_entity(se) {
11202                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11203
11204                 set_next_entity(cfs_rq, se);
11205                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
11206                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
11207         }
11208 }
11209
11210 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
11211 {
11212         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
11213         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
11214 #ifndef CONFIG_64BIT
11215         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
11216 #endif
11217 #ifdef CONFIG_SMP
11218         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
11219 #endif
11220 }
11221
11222 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11223 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
11224 {
11225         struct sched_entity *se = &p->se;
11226
11227         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11228         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
11229 }
11230
11231 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
11232 {
11233         detach_task_cfs_rq(p);
11234         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11235
11236 #ifdef CONFIG_SMP
11237         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
11238         p->se.avg.last_update_time = 0;
11239 #endif
11240         attach_task_cfs_rq(p);
11241 }
11242
11243 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
11244 {
11245         switch (type) {
11246         case TASK_SET_GROUP:
11247                 task_set_group_fair(p);
11248                 break;
11249
11250         case TASK_MOVE_GROUP:
11251                 task_move_group_fair(p);
11252                 break;
11253         }
11254 }
11255
11256 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11257 {
11258         int i;
11259
11260         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11261
11262         for_each_possible_cpu(i) {
11263                 if (tg->cfs_rq)
11264                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
11265                 if (tg->se)
11266                         kfree(tg->se[i]);
11267         }
11268
11269         kfree(tg->cfs_rq);
11270         kfree(tg->se);
11271 }
11272
11273 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11274 {
11275         struct sched_entity *se;
11276         struct cfs_rq *cfs_rq;
11277         int i;
11278
11279         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
11280         if (!tg->cfs_rq)
11281                 goto err;
11282         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
11283         if (!tg->se)
11284                 goto err;
11285
11286         tg->shares = NICE_0_LOAD;
11287
11288         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11289
11290         for_each_possible_cpu(i) {
11291                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
11292                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11293                 if (!cfs_rq)
11294                         goto err;
11295
11296                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
11297                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11298                 if (!se)
11299                         goto err_free_rq;
11300
11301                 init_cfs_rq(cfs_rq);
11302                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
11303                 init_entity_runnable_average(se);
11304         }
11305
11306         return 1;
11307
11308 err_free_rq:
11309         kfree(cfs_rq);
11310 err:
11311         return 0;
11312 }
11313
11314 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11315 {
11316         struct sched_entity *se;
11317         struct rq_flags rf;
11318         struct rq *rq;
11319         int i;
11320
11321         for_each_possible_cpu(i) {
11322                 rq = cpu_rq(i);
11323                 se = tg->se[i];
11324                 rq_lock_irq(rq, &rf);
11325                 update_rq_clock(rq);
11326                 attach_entity_cfs_rq(se);
11327                 sync_throttle(tg, i);
11328                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
11329         }
11330 }
11331
11332 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11333 {
11334         unsigned long flags;
11335         struct rq *rq;
11336         int cpu;
11337
11338         for_each_possible_cpu(cpu) {
11339                 if (tg->se[cpu])
11340                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
11341
11342                 /*
11343                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
11344                  * check on_list without danger of it being re-added.
11345                  */
11346                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
11347                         continue;
11348
11349                 rq = cpu_rq(cpu);
11350
11351                 raw_spin_rq_lock_irqsave(rq, flags);
11352                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
11353                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(rq, flags);
11354         }
11355 }
11356
11357 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
11358                         struct sched_entity *se, int cpu,
11359                         struct sched_entity *parent)
11360 {
11361         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11362
11363         cfs_rq->tg = tg;
11364         cfs_rq->rq = rq;
11365         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
11366
11367         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
11368         tg->se[cpu] = se;
11369
11370         /* se could be NULL for root_task_group */
11371         if (!se)
11372                 return;
11373
11374         if (!parent) {
11375                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
11376                 se->depth = 0;
11377         } else {
11378                 se->cfs_rq = parent->my_q;
11379                 se->depth = parent->depth + 1;
11380         }
11381
11382         se->my_q = cfs_rq;
11383         /* guarantee group entities always have weight */
11384         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
11385         se->parent = parent;
11386 }
11387
11388 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
11389
11390 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11391 {
11392         int i;
11393
11394         /*
11395          * We can't change the weight of the root cgroup.
11396          */
11397         if (!tg->se[0])
11398                 return -EINVAL;
11399
11400         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
11401
11402         mutex_lock(&shares_mutex);
11403         if (tg->shares == shares)
11404                 goto done;
11405
11406         tg->shares = shares;
11407         for_each_possible_cpu(i) {
11408                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11409                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11410                 struct rq_flags rf;
11411
11412                 /* Propagate contribution to hierarchy */
11413                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11414                 update_rq_clock(rq);
11415                 for_each_sched_entity(se) {
11416                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
11417                         update_cfs_group(se);
11418                 }
11419                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11420         }
11421
11422 done:
11423         mutex_unlock(&shares_mutex);
11424         return 0;
11425 }
11426 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11427
11428 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11429
11430 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11431 {
11432         return 1;
11433 }
11434
11435 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11436
11437 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11438
11439 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11440
11441
11442 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
11443 {
11444         struct sched_entity *se = &task->se;
11445         unsigned int rr_interval = 0;
11446
11447         /*
11448          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
11449          * idle runqueue:
11450          */
11451         if (rq->cfs.load.weight)
11452                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
11453
11454         return rr_interval;
11455 }
11456
11457 /*
11458  * All the scheduling class methods:
11459  */
11460 DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
11461
11462         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
11463         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
11464         .yield_task             = yield_task_fair,
11465         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
11466
11467         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
11468
11469         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
11470         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
11471         .set_next_task          = set_next_task_fair,
11472
11473 #ifdef CONFIG_SMP
11474         .balance                = balance_fair,
11475         .pick_task              = pick_task_fair,
11476         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
11477         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
11478
11479         .rq_online              = rq_online_fair,
11480         .rq_offline             = rq_offline_fair,
11481
11482         .task_dead              = task_dead_fair,
11483         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
11484 #endif
11485
11486         .task_tick              = task_tick_fair,
11487         .task_fork              = task_fork_fair,
11488
11489         .prio_changed           = prio_changed_fair,
11490         .switched_from          = switched_from_fair,
11491         .switched_to            = switched_to_fair,
11492
11493         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
11494
11495         .update_curr            = update_curr_fair,
11496
11497 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11498         .task_change_group      = task_change_group_fair,
11499 #endif
11500
11501 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
11502         .uclamp_enabled         = 1,
11503 #endif
11504 };
11505
11506 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
11507 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
11508 {
11509         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
11510
11511         rcu_read_lock();
11512         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
11513                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
11514         rcu_read_unlock();
11515 }
11516
11517 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
11518 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
11519 {
11520         int node;
11521         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
11522         struct numa_group *ng;
11523
11524         rcu_read_lock();
11525         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
11526         for_each_online_node(node) {
11527                 if (p->numa_faults) {
11528                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
11529                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11530                 }
11531                 if (ng) {
11532                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
11533                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11534                 }
11535                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
11536         }
11537         rcu_read_unlock();
11538 }
11539 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
11540 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
11541
11542 __init void init_sched_fair_class(void)
11543 {
11544 #ifdef CONFIG_SMP
11545         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
11546
11547 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
11548         nohz.next_balance = jiffies;
11549         nohz.next_blocked = jiffies;
11550         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
11551 #endif
11552 #endif /* SMP */
11553
11554 }
11555
11556 /*
11557  * Helper functions to facilitate extracting info from tracepoints.
11558  */
11559
11560 const struct sched_avg *sched_trace_cfs_rq_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
11561 {
11562 #ifdef CONFIG_SMP
11563         return cfs_rq ? &cfs_rq->avg : NULL;
11564 #else
11565         return NULL;
11566 #endif
11567 }
11568 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_avg);
11569
11570 char *sched_trace_cfs_rq_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *str, int len)
11571 {
11572         if (!cfs_rq) {
11573                 if (str)
11574                         strlcpy(str, "(null)", len);
11575                 else
11576                         return NULL;
11577         }
11578
11579         cfs_rq_tg_path(cfs_rq, str, len);
11580         return str;
11581 }
11582 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_path);
11583
11584 int sched_trace_cfs_rq_cpu(struct cfs_rq *cfs_rq)
11585 {
11586         return cfs_rq ? cpu_of(rq_of(cfs_rq)) : -1;
11587 }
11588 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_cpu);
11589
11590 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_rt(struct rq *rq)
11591 {
11592 #ifdef CONFIG_SMP
11593         return rq ? &rq->avg_rt : NULL;
11594 #else
11595         return NULL;
11596 #endif
11597 }
11598 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_rt);
11599
11600 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_dl(struct rq *rq)
11601 {
11602 #ifdef CONFIG_SMP
11603         return rq ? &rq->avg_dl : NULL;
11604 #else
11605         return NULL;
11606 #endif
11607 }
11608 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_dl);
11609
11610 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_irq(struct rq *rq)
11611 {
11612 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ)
11613         return rq ? &rq->avg_irq : NULL;
11614 #else
11615         return NULL;
11616 #endif
11617 }
11618 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_irq);
11619
11620 int sched_trace_rq_cpu(struct rq *rq)
11621 {
11622         return rq ? cpu_of(rq) : -1;
11623 }
11624 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu);
11625
11626 int sched_trace_rq_cpu_capacity(struct rq *rq)
11627 {
11628         return rq ?
11629 #ifdef CONFIG_SMP
11630                 rq->cpu_capacity
11631 #else
11632                 SCHED_CAPACITY_SCALE
11633 #endif
11634                 : -1;
11635 }
11636 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu_capacity);
11637
11638 const struct cpumask *sched_trace_rd_span(struct root_domain *rd)
11639 {
11640 #ifdef CONFIG_SMP
11641         return rd ? rd->span : NULL;
11642 #else
11643         return NULL;
11644 #endif
11645 }
11646 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rd_span);
11647
11648 int sched_trace_rq_nr_running(struct rq *rq)
11649 {
11650         return rq ? rq->nr_running : -1;
11651 }
11652 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_nr_running);