Merge tag 'arm64-fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/arm64/linux
[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 <linux/energy_model.h>
24 #include <linux/mmap_lock.h>
25 #include <linux/hugetlb_inline.h>
26 #include <linux/jiffies.h>
27 #include <linux/mm_api.h>
28 #include <linux/highmem.h>
29 #include <linux/spinlock_api.h>
30 #include <linux/cpumask_api.h>
31 #include <linux/lockdep_api.h>
32 #include <linux/softirq.h>
33 #include <linux/refcount_api.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/sched/clock.h>
36 #include <linux/sched/cond_resched.h>
37 #include <linux/sched/cputime.h>
38 #include <linux/sched/isolation.h>
39
40 #include <linux/cpuidle.h>
41 #include <linux/interrupt.h>
42 #include <linux/mempolicy.h>
43 #include <linux/mutex_api.h>
44 #include <linux/profile.h>
45 #include <linux/psi.h>
46 #include <linux/ratelimit.h>
47 #include <linux/task_work.h>
48
49 #include <asm/switch_to.h>
50
51 #include <linux/sched/cond_resched.h>
52
53 #include "sched.h"
54 #include "stats.h"
55 #include "autogroup.h"
56
57 /*
58  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
59  *
60  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
61  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
62  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
63  * based scheduling concepts.
64  *
65  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
66  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
67  *
68  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
69  */
70 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
71 static unsigned int normalized_sysctl_sched_latency     = 6000000ULL;
72
73 /*
74  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
75  *
76  * Options are:
77  *
78  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
79  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
80  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
81  *
82  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
83  */
84 unsigned int sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
85
86 /*
87  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
88  *
89  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_min_granularity                       = 750000ULL;
92 static unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity     = 750000ULL;
93
94 /*
95  * Minimal preemption granularity for CPU-bound SCHED_IDLE tasks.
96  * Applies only when SCHED_IDLE tasks compete with normal tasks.
97  *
98  * (default: 0.75 msec)
99  */
100 unsigned int sysctl_sched_idle_min_granularity                  = 750000ULL;
101
102 /*
103  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
104  */
105 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
106
107 /*
108  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
109  * parent will (try to) run first.
110  */
111 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
112
113 /*
114  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
115  *
116  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
117  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
118  * have immediate wakeup/sleep latencies.
119  *
120  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
121  */
122 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity                    = 1000000UL;
123 static unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity  = 1000000UL;
124
125 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
126
127 int sched_thermal_decay_shift;
128 static int __init setup_sched_thermal_decay_shift(char *str)
129 {
130         int _shift = 0;
131
132         if (kstrtoint(str, 0, &_shift))
133                 pr_warn("Unable to set scheduler thermal pressure decay shift parameter\n");
134
135         sched_thermal_decay_shift = clamp(_shift, 0, 10);
136         return 1;
137 }
138 __setup("sched_thermal_decay_shift=", setup_sched_thermal_decay_shift);
139
140 #ifdef CONFIG_SMP
141 /*
142  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
143  */
144 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
145 {
146         return -cpu;
147 }
148
149 /*
150  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity.
151  *
152  * (default: ~20%)
153  */
154 #define fits_capacity(cap, max) ((cap) * 1280 < (max) * 1024)
155
156 /*
157  * The margin used when comparing CPU capacities.
158  * is 'cap1' noticeably greater than 'cap2'
159  *
160  * (default: ~5%)
161  */
162 #define capacity_greater(cap1, cap2) ((cap1) * 1024 > (cap2) * 1078)
163 #endif
164
165 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
166 /*
167  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
168  * each time a cfs_rq requests quota.
169  *
170  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
171  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
172  * we will always only issue the remaining available time.
173  *
174  * (default: 5 msec, units: microseconds)
175  */
176 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
177 #endif
178
179 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
180 {
181         lw->weight += inc;
182         lw->inv_weight = 0;
183 }
184
185 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
186 {
187         lw->weight -= dec;
188         lw->inv_weight = 0;
189 }
190
191 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
192 {
193         lw->weight = w;
194         lw->inv_weight = 0;
195 }
196
197 /*
198  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
199  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
200  * to users decreases. But the relationship is not linear,
201  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
202  * number of CPUs.
203  *
204  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
205  */
206 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
207 {
208         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
209         unsigned int factor;
210
211         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
212         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
213                 factor = 1;
214                 break;
215         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
216                 factor = cpus;
217                 break;
218         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
219         default:
220                 factor = 1 + ilog2(cpus);
221                 break;
222         }
223
224         return factor;
225 }
226
227 static void update_sysctl(void)
228 {
229         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
230
231 #define SET_SYSCTL(name) \
232         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
233         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
234         SET_SYSCTL(sched_latency);
235         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
236 #undef SET_SYSCTL
237 }
238
239 void __init sched_init_granularity(void)
240 {
241         update_sysctl();
242 }
243
244 #define WMULT_CONST     (~0U)
245 #define WMULT_SHIFT     32
246
247 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
248 {
249         unsigned long w;
250
251         if (likely(lw->inv_weight))
252                 return;
253
254         w = scale_load_down(lw->weight);
255
256         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
257                 lw->inv_weight = 1;
258         else if (unlikely(!w))
259                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
260         else
261                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
262 }
263
264 /*
265  * delta_exec * weight / lw.weight
266  *   OR
267  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
268  *
269  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
270  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
271  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
272  *
273  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
274  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
275  */
276 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
277 {
278         u64 fact = scale_load_down(weight);
279         u32 fact_hi = (u32)(fact >> 32);
280         int shift = WMULT_SHIFT;
281         int fs;
282
283         __update_inv_weight(lw);
284
285         if (unlikely(fact_hi)) {
286                 fs = fls(fact_hi);
287                 shift -= fs;
288                 fact >>= fs;
289         }
290
291         fact = mul_u32_u32(fact, lw->inv_weight);
292
293         fact_hi = (u32)(fact >> 32);
294         if (fact_hi) {
295                 fs = fls(fact_hi);
296                 shift -= fs;
297                 fact >>= fs;
298         }
299
300         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
301 }
302
303
304 const struct sched_class fair_sched_class;
305
306 /**************************************************************
307  * CFS operations on generic schedulable entities:
308  */
309
310 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
311
312 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
313 #define for_each_sched_entity(se) \
314                 for (; se; se = se->parent)
315
316 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
317 {
318         if (!path)
319                 return;
320
321         if (cfs_rq && task_group_is_autogroup(cfs_rq->tg))
322                 autogroup_path(cfs_rq->tg, path, len);
323         else if (cfs_rq && cfs_rq->tg->css.cgroup)
324                 cgroup_path(cfs_rq->tg->css.cgroup, path, len);
325         else
326                 strlcpy(path, "(null)", len);
327 }
328
329 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
330 {
331         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
332         int cpu = cpu_of(rq);
333
334         if (cfs_rq->on_list)
335                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
336
337         cfs_rq->on_list = 1;
338
339         /*
340          * Ensure we either appear before our parent (if already
341          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
342          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
343          * reduces this to two cases and a special case for the root
344          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
345          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
346          * to a tree or when we reach the top of the tree
347          */
348         if (cfs_rq->tg->parent &&
349             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
350                 /*
351                  * If parent is already on the list, we add the child
352                  * just before. Thanks to circular linked property of
353                  * the list, this means to put the child at the tail
354                  * of the list that starts by parent.
355                  */
356                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
357                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
358                 /*
359                  * The branch is now connected to its tree so we can
360                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
361                  * list.
362                  */
363                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
364                 return true;
365         }
366
367         if (!cfs_rq->tg->parent) {
368                 /*
369                  * cfs rq without parent should be put
370                  * at the tail of the list.
371                  */
372                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
373                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
374                 /*
375                  * We have reach the top of a tree so we can reset
376                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
377                  */
378                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
379                 return true;
380         }
381
382         /*
383          * The parent has not already been added so we want to
384          * make sure that it will be put after us.
385          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
386          * where we will add parent.
387          */
388         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
389         /*
390          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
391          * of the branch
392          */
393         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
394         return false;
395 }
396
397 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
398 {
399         if (cfs_rq->on_list) {
400                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
401
402                 /*
403                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
404                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
405                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
406                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
407                  * at the end of the enqueue.
408                  */
409                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
410                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
411
412                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
413                 cfs_rq->on_list = 0;
414         }
415 }
416
417 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
418 {
419         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
420 }
421
422 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
423 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
424         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
425                                  leaf_cfs_rq_list)
426
427 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
428 static inline struct cfs_rq *
429 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
430 {
431         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
432                 return se->cfs_rq;
433
434         return NULL;
435 }
436
437 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
438 {
439         return se->parent;
440 }
441
442 static void
443 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
444 {
445         int se_depth, pse_depth;
446
447         /*
448          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
449          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
450          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
451          * parent.
452          */
453
454         /* First walk up until both entities are at same depth */
455         se_depth = (*se)->depth;
456         pse_depth = (*pse)->depth;
457
458         while (se_depth > pse_depth) {
459                 se_depth--;
460                 *se = parent_entity(*se);
461         }
462
463         while (pse_depth > se_depth) {
464                 pse_depth--;
465                 *pse = parent_entity(*pse);
466         }
467
468         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
469                 *se = parent_entity(*se);
470                 *pse = parent_entity(*pse);
471         }
472 }
473
474 static int tg_is_idle(struct task_group *tg)
475 {
476         return tg->idle > 0;
477 }
478
479 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
480 {
481         return cfs_rq->idle > 0;
482 }
483
484 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
485 {
486         if (entity_is_task(se))
487                 return task_has_idle_policy(task_of(se));
488         return cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se));
489 }
490
491 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
492
493 #define for_each_sched_entity(se) \
494                 for (; se; se = NULL)
495
496 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
497 {
498         if (path)
499                 strlcpy(path, "(null)", len);
500 }
501
502 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
503 {
504         return true;
505 }
506
507 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
508 {
509 }
510
511 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
512 {
513 }
514
515 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
516                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
517
518 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
519 {
520         return NULL;
521 }
522
523 static inline void
524 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
525 {
526 }
527
528 static inline int tg_is_idle(struct task_group *tg)
529 {
530         return 0;
531 }
532
533 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
534 {
535         return 0;
536 }
537
538 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
539 {
540         return 0;
541 }
542
543 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
544
545 static __always_inline
546 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
547
548 /**************************************************************
549  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
550  */
551
552 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
553 {
554         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
555         if (delta > 0)
556                 max_vruntime = vruntime;
557
558         return max_vruntime;
559 }
560
561 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
562 {
563         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
564         if (delta < 0)
565                 min_vruntime = vruntime;
566
567         return min_vruntime;
568 }
569
570 static inline bool entity_before(struct sched_entity *a,
571                                 struct sched_entity *b)
572 {
573         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
574 }
575
576 #define __node_2_se(node) \
577         rb_entry((node), struct sched_entity, run_node)
578
579 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
580 {
581         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
582         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
583
584         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
585
586         if (curr) {
587                 if (curr->on_rq)
588                         vruntime = curr->vruntime;
589                 else
590                         curr = NULL;
591         }
592
593         if (leftmost) { /* non-empty tree */
594                 struct sched_entity *se = __node_2_se(leftmost);
595
596                 if (!curr)
597                         vruntime = se->vruntime;
598                 else
599                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
600         }
601
602         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
603         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
604 #ifndef CONFIG_64BIT
605         smp_wmb();
606         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
607 #endif
608 }
609
610 static inline bool __entity_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
611 {
612         return entity_before(__node_2_se(a), __node_2_se(b));
613 }
614
615 /*
616  * Enqueue an entity into the rb-tree:
617  */
618 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
619 {
620         rb_add_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline, __entity_less);
621 }
622
623 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
624 {
625         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
626 }
627
628 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
629 {
630         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
631
632         if (!left)
633                 return NULL;
634
635         return __node_2_se(left);
636 }
637
638 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
639 {
640         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
641
642         if (!next)
643                 return NULL;
644
645         return __node_2_se(next);
646 }
647
648 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
649 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
650 {
651         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
652
653         if (!last)
654                 return NULL;
655
656         return __node_2_se(last);
657 }
658
659 /**************************************************************
660  * Scheduling class statistics methods:
661  */
662
663 int sched_update_scaling(void)
664 {
665         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
666
667         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
668                                         sysctl_sched_min_granularity);
669
670 #define WRT_SYSCTL(name) \
671         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
672         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
673         WRT_SYSCTL(sched_latency);
674         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
675 #undef WRT_SYSCTL
676
677         return 0;
678 }
679 #endif
680
681 /*
682  * delta /= w
683  */
684 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
685 {
686         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
687                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
688
689         return delta;
690 }
691
692 /*
693  * The idea is to set a period in which each task runs once.
694  *
695  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
696  * this period because otherwise the slices get too small.
697  *
698  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
699  */
700 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
701 {
702         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
703                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
704         else
705                 return sysctl_sched_latency;
706 }
707
708 static bool sched_idle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq);
709
710 /*
711  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
712  * proportional to the weight.
713  *
714  * s = p*P[w/rw]
715  */
716 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
717 {
718         unsigned int nr_running = cfs_rq->nr_running;
719         struct sched_entity *init_se = se;
720         unsigned int min_gran;
721         u64 slice;
722
723         if (sched_feat(ALT_PERIOD))
724                 nr_running = rq_of(cfs_rq)->cfs.h_nr_running;
725
726         slice = __sched_period(nr_running + !se->on_rq);
727
728         for_each_sched_entity(se) {
729                 struct load_weight *load;
730                 struct load_weight lw;
731                 struct cfs_rq *qcfs_rq;
732
733                 qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
734                 load = &qcfs_rq->load;
735
736                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
737                         lw = qcfs_rq->load;
738
739                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
740                         load = &lw;
741                 }
742                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
743         }
744
745         if (sched_feat(BASE_SLICE)) {
746                 if (se_is_idle(init_se) && !sched_idle_cfs_rq(cfs_rq))
747                         min_gran = sysctl_sched_idle_min_granularity;
748                 else
749                         min_gran = sysctl_sched_min_granularity;
750
751                 slice = max_t(u64, slice, min_gran);
752         }
753
754         return slice;
755 }
756
757 /*
758  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
759  *
760  * vs = s/w
761  */
762 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
763 {
764         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
765 }
766
767 #include "pelt.h"
768 #ifdef CONFIG_SMP
769
770 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
771 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
772 static unsigned long capacity_of(int cpu);
773
774 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
775 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
776 {
777         struct sched_avg *sa = &se->avg;
778
779         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
780
781         /*
782          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
783          * they get a chance to stabilize to their real load level.
784          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
785          * nothing has been attached to the task group yet.
786          */
787         if (entity_is_task(se))
788                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
789
790         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
791 }
792
793 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
794
795 /*
796  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
797  * based on the cfs_rq's current util_avg:
798  *
799  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
800  *
801  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
802  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
803  * as when the series is a harmonic series.
804  *
805  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
806  * only 1/2 of the left utilization budget:
807  *
808  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
809  *
810  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
811  *
812  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
813  * the beginning would be like:
814  *
815  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
816  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
817  *
818  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
819  * if util_avg > util_avg_cap.
820  */
821 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
822 {
823         struct sched_entity *se = &p->se;
824         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
825         struct sched_avg *sa = &se->avg;
826         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
827         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
828
829         if (cap > 0) {
830                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
831                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
832                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
833
834                         if (sa->util_avg > cap)
835                                 sa->util_avg = cap;
836                 } else {
837                         sa->util_avg = cap;
838                 }
839         }
840
841         sa->runnable_avg = sa->util_avg;
842
843         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
844                 /*
845                  * For !fair tasks do:
846                  *
847                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
848                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
849                 switched_from_fair(rq, p);
850                  *
851                  * such that the next switched_to_fair() has the
852                  * expected state.
853                  */
854                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
855                 return;
856         }
857
858         attach_entity_cfs_rq(se);
859 }
860
861 #else /* !CONFIG_SMP */
862 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
863 {
864 }
865 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
866 {
867 }
868 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
869 {
870 }
871 #endif /* CONFIG_SMP */
872
873 /*
874  * Update the current task's runtime statistics.
875  */
876 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
877 {
878         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
879         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
880         u64 delta_exec;
881
882         if (unlikely(!curr))
883                 return;
884
885         delta_exec = now - curr->exec_start;
886         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
887                 return;
888
889         curr->exec_start = now;
890
891         if (schedstat_enabled()) {
892                 struct sched_statistics *stats;
893
894                 stats = __schedstats_from_se(curr);
895                 __schedstat_set(stats->exec_max,
896                                 max(delta_exec, stats->exec_max));
897         }
898
899         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
900         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
901
902         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
903         update_min_vruntime(cfs_rq);
904
905         if (entity_is_task(curr)) {
906                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
907
908                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
909                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
910                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
911         }
912
913         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
914 }
915
916 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
917 {
918         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
919 }
920
921 static inline void
922 update_stats_wait_start_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
923 {
924         struct sched_statistics *stats;
925         struct task_struct *p = NULL;
926
927         if (!schedstat_enabled())
928                 return;
929
930         stats = __schedstats_from_se(se);
931
932         if (entity_is_task(se))
933                 p = task_of(se);
934
935         __update_stats_wait_start(rq_of(cfs_rq), p, stats);
936 }
937
938 static inline void
939 update_stats_wait_end_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
940 {
941         struct sched_statistics *stats;
942         struct task_struct *p = NULL;
943
944         if (!schedstat_enabled())
945                 return;
946
947         stats = __schedstats_from_se(se);
948
949         /*
950          * When the sched_schedstat changes from 0 to 1, some sched se
951          * maybe already in the runqueue, the se->statistics.wait_start
952          * will be 0.So it will let the delta wrong. We need to avoid this
953          * scenario.
954          */
955         if (unlikely(!schedstat_val(stats->wait_start)))
956                 return;
957
958         if (entity_is_task(se))
959                 p = task_of(se);
960
961         __update_stats_wait_end(rq_of(cfs_rq), p, stats);
962 }
963
964 static inline void
965 update_stats_enqueue_sleeper_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
966 {
967         struct sched_statistics *stats;
968         struct task_struct *tsk = NULL;
969
970         if (!schedstat_enabled())
971                 return;
972
973         stats = __schedstats_from_se(se);
974
975         if (entity_is_task(se))
976                 tsk = task_of(se);
977
978         __update_stats_enqueue_sleeper(rq_of(cfs_rq), tsk, stats);
979 }
980
981 /*
982  * Task is being enqueued - update stats:
983  */
984 static inline void
985 update_stats_enqueue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
986 {
987         if (!schedstat_enabled())
988                 return;
989
990         /*
991          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
992          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
993          */
994         if (se != cfs_rq->curr)
995                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, se);
996
997         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
998                 update_stats_enqueue_sleeper_fair(cfs_rq, se);
999 }
1000
1001 static inline void
1002 update_stats_dequeue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1003 {
1004
1005         if (!schedstat_enabled())
1006                 return;
1007
1008         /*
1009          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1010          * waiting task:
1011          */
1012         if (se != cfs_rq->curr)
1013                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
1014
1015         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1016                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1017                 unsigned int state;
1018
1019                 /* XXX racy against TTWU */
1020                 state = READ_ONCE(tsk->__state);
1021                 if (state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1022                         __schedstat_set(tsk->stats.sleep_start,
1023                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1024                 if (state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1025                         __schedstat_set(tsk->stats.block_start,
1026                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1027         }
1028 }
1029
1030 /*
1031  * We are picking a new current task - update its stats:
1032  */
1033 static inline void
1034 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1035 {
1036         /*
1037          * We are starting a new run period:
1038          */
1039         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1040 }
1041
1042 /**************************************************
1043  * Scheduling class queueing methods:
1044  */
1045
1046 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1047 /*
1048  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1049  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1050  * numa_balancing_scan_size.
1051  */
1052 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1053 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1054
1055 /* Portion of address space to scan in MB */
1056 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1057
1058 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1059 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1060
1061 struct numa_group {
1062         refcount_t refcount;
1063
1064         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1065         int nr_tasks;
1066         pid_t gid;
1067         int active_nodes;
1068
1069         struct rcu_head rcu;
1070         unsigned long total_faults;
1071         unsigned long max_faults_cpu;
1072         /*
1073          * faults[] array is split into two regions: faults_mem and faults_cpu.
1074          *
1075          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1076          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1077          * more by CPU use than by memory faults.
1078          */
1079         unsigned long faults[];
1080 };
1081
1082 /*
1083  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1084  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1085  */
1086 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1087 {
1088         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1089                 (lockdep_is_held(__rq_lockp(task_rq(p))) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1090 }
1091
1092 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1093 {
1094         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1095 }
1096
1097 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1098 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1099
1100 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1101 {
1102         unsigned long rss = 0;
1103         unsigned long nr_scan_pages;
1104
1105         /*
1106          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1107          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1108          * on resident pages
1109          */
1110         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1111         rss = get_mm_rss(p->mm);
1112         if (!rss)
1113                 rss = nr_scan_pages;
1114
1115         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1116         return rss / nr_scan_pages;
1117 }
1118
1119 /* For sanity's sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1120 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1121
1122 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1123 {
1124         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1125         unsigned int scan, floor;
1126         unsigned int windows = 1;
1127
1128         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1129                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1130         floor = 1000 / windows;
1131
1132         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1133         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1134 }
1135
1136 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1137 {
1138         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1139         unsigned long period = smin;
1140         struct numa_group *ng;
1141
1142         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1143         rcu_read_lock();
1144         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1145         if (ng) {
1146                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1147                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1148
1149                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1150                 period *= shared + 1;
1151                 period /= private + shared + 1;
1152         }
1153         rcu_read_unlock();
1154
1155         return max(smin, period);
1156 }
1157
1158 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1159 {
1160         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1161         unsigned long smax;
1162         struct numa_group *ng;
1163
1164         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1165         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1166
1167         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1168         ng = deref_curr_numa_group(p);
1169         if (ng) {
1170                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1171                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1172                 unsigned long period = smax;
1173
1174                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1175                 period *= shared + 1;
1176                 period /= private + shared + 1;
1177
1178                 smax = max(smax, period);
1179         }
1180
1181         return max(smin, smax);
1182 }
1183
1184 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1185 {
1186         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1187         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1188 }
1189
1190 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1191 {
1192         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1193         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1194 }
1195
1196 /* Shared or private faults. */
1197 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1198
1199 /* Memory and CPU locality */
1200 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1201
1202 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1203 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1204
1205 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1206 {
1207         struct numa_group *ng;
1208         pid_t gid = 0;
1209
1210         rcu_read_lock();
1211         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1212         if (ng)
1213                 gid = ng->gid;
1214         rcu_read_unlock();
1215
1216         return gid;
1217 }
1218
1219 /*
1220  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1221  * occupy the first half of the array. The second half of the
1222  * array is for current counters, which are averaged into the
1223  * first set by task_numa_placement.
1224  */
1225 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1226 {
1227         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1228 }
1229
1230 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1231 {
1232         if (!p->numa_faults)
1233                 return 0;
1234
1235         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1236                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1237 }
1238
1239 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1240 {
1241         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1242
1243         if (!ng)
1244                 return 0;
1245
1246         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1247                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1248 }
1249
1250 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1251 {
1252         return group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 0)] +
1253                 group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 1)];
1254 }
1255
1256 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1257 {
1258         unsigned long faults = 0;
1259         int node;
1260
1261         for_each_online_node(node) {
1262                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1263         }
1264
1265         return faults;
1266 }
1267
1268 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1269 {
1270         unsigned long faults = 0;
1271         int node;
1272
1273         for_each_online_node(node) {
1274                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1275         }
1276
1277         return faults;
1278 }
1279
1280 /*
1281  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1282  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1283  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1284  */
1285 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1286
1287 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1288 {
1289         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1290 }
1291
1292 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1293 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1294                                         int lim_dist, bool task)
1295 {
1296         unsigned long score = 0;
1297         int node, max_dist;
1298
1299         /*
1300          * All nodes are directly connected, and the same distance
1301          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1302          */
1303         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1304                 return 0;
1305
1306         /* sched_max_numa_distance may be changed in parallel. */
1307         max_dist = READ_ONCE(sched_max_numa_distance);
1308         /*
1309          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1310          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1311          */
1312         for_each_online_node(node) {
1313                 unsigned long faults;
1314                 int dist = node_distance(nid, node);
1315
1316                 /*
1317                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1318                  * for placement; nid was already counted.
1319                  */
1320                 if (dist >= max_dist || node == nid)
1321                         continue;
1322
1323                 /*
1324                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1325                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1326                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1327                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1328                  * of each group. Skip other nodes.
1329                  */
1330                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE && dist >= lim_dist)
1331                         continue;
1332
1333                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1334                 if (task)
1335                         faults = task_faults(p, node);
1336                 else
1337                         faults = group_faults(p, node);
1338
1339                 /*
1340                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1341                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1342                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1343                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1344                  * The further away a node is, the less the faults count.
1345                  * This seems to result in good task placement.
1346                  */
1347                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1348                         faults *= (max_dist - dist);
1349                         faults /= (max_dist - LOCAL_DISTANCE);
1350                 }
1351
1352                 score += faults;
1353         }
1354
1355         return score;
1356 }
1357
1358 /*
1359  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1360  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1361  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1362  * evenly spread out between numa nodes.
1363  */
1364 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1365                                         int dist)
1366 {
1367         unsigned long faults, total_faults;
1368
1369         if (!p->numa_faults)
1370                 return 0;
1371
1372         total_faults = p->total_numa_faults;
1373
1374         if (!total_faults)
1375                 return 0;
1376
1377         faults = task_faults(p, nid);
1378         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1379
1380         return 1000 * faults / total_faults;
1381 }
1382
1383 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1384                                          int dist)
1385 {
1386         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1387         unsigned long faults, total_faults;
1388
1389         if (!ng)
1390                 return 0;
1391
1392         total_faults = ng->total_faults;
1393
1394         if (!total_faults)
1395                 return 0;
1396
1397         faults = group_faults(p, nid);
1398         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1399
1400         return 1000 * faults / total_faults;
1401 }
1402
1403 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1404                                 int src_nid, int dst_cpu)
1405 {
1406         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1407         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1408         int last_cpupid, this_cpupid;
1409
1410         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1411         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1412
1413         /*
1414          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1415          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1416          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1417          * executed below.
1418          */
1419         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1420             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1421                 return true;
1422
1423         /*
1424          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1425          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1426          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1427          *
1428          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1429          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1430          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1431          *
1432          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1433          * same result twice in a row, given these samples are fully
1434          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1435          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1436          *
1437          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1438          * act on an unlikely task<->page relation.
1439          */
1440         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1441                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1442                 return false;
1443
1444         /* Always allow migrate on private faults */
1445         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1446                 return true;
1447
1448         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1449         if (!ng)
1450                 return true;
1451
1452         /*
1453          * Destination node is much more heavily used than the source
1454          * node? Allow migration.
1455          */
1456         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1457                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1458                 return true;
1459
1460         /*
1461          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1462          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1463          *
1464          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1465          * --------------- * - > ---------------
1466          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1467          */
1468         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1469                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1470 }
1471
1472 /*
1473  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
1474  */
1475 enum numa_type {
1476         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
1477         node_has_spare = 0,
1478         /*
1479          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
1480          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
1481          */
1482         node_fully_busy,
1483         /*
1484          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
1485          * tasks.
1486          */
1487         node_overloaded
1488 };
1489
1490 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1491 struct numa_stats {
1492         unsigned long load;
1493         unsigned long runnable;
1494         unsigned long util;
1495         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1496         unsigned long compute_capacity;
1497         unsigned int nr_running;
1498         unsigned int weight;
1499         enum numa_type node_type;
1500         int idle_cpu;
1501 };
1502
1503 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1504 {
1505 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1506         int sibling;
1507
1508         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1509                 if (cpu == sibling)
1510                         continue;
1511
1512                 if (!idle_cpu(sibling))
1513                         return false;
1514         }
1515 #endif
1516
1517         return true;
1518 }
1519
1520 struct task_numa_env {
1521         struct task_struct *p;
1522
1523         int src_cpu, src_nid;
1524         int dst_cpu, dst_nid;
1525         int imb_numa_nr;
1526
1527         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1528
1529         int imbalance_pct;
1530         int dist;
1531
1532         struct task_struct *best_task;
1533         long best_imp;
1534         int best_cpu;
1535 };
1536
1537 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
1538 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq);
1539 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance,
1540                                         int dst_running, int imb_numa_nr);
1541
1542 static inline enum
1543 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
1544                          struct numa_stats *ns)
1545 {
1546         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
1547             (((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)) ||
1548              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) < (ns->runnable * 100))))
1549                 return node_overloaded;
1550
1551         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
1552             (((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)) &&
1553              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) > (ns->runnable * 100))))
1554                 return node_has_spare;
1555
1556         return node_fully_busy;
1557 }
1558
1559 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1560 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
1561 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def);
1562 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1563 {
1564         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
1565             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu, false))
1566                 return idle_core;
1567
1568         /*
1569          * Prefer cores instead of packing HT siblings
1570          * and triggering future load balancing.
1571          */
1572         if (is_core_idle(cpu))
1573                 idle_core = cpu;
1574
1575         return idle_core;
1576 }
1577 #else
1578 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1579 {
1580         return idle_core;
1581 }
1582 #endif
1583
1584 /*
1585  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
1586  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
1587  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
1588  * common implementation is impractical.
1589  */
1590 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
1591                               struct numa_stats *ns, int nid,
1592                               bool find_idle)
1593 {
1594         int cpu, idle_core = -1;
1595
1596         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1597         ns->idle_cpu = -1;
1598
1599         rcu_read_lock();
1600         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1601                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1602
1603                 ns->load += cpu_load(rq);
1604                 ns->runnable += cpu_runnable(rq);
1605                 ns->util += cpu_util_cfs(cpu);
1606                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
1607                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1608
1609                 if (find_idle && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
1610                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
1611                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1612                                 continue;
1613
1614                         if (ns->idle_cpu == -1)
1615                                 ns->idle_cpu = cpu;
1616
1617                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
1618                 }
1619         }
1620         rcu_read_unlock();
1621
1622         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
1623
1624         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
1625
1626         if (idle_core >= 0)
1627                 ns->idle_cpu = idle_core;
1628 }
1629
1630 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1631                              struct task_struct *p, long imp)
1632 {
1633         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1634
1635         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
1636         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
1637                 int cpu;
1638                 int start = env->dst_cpu;
1639
1640                 /* Find alternative idle CPU. */
1641                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start) {
1642                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
1643                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
1644                                 continue;
1645                         }
1646
1647                         env->dst_cpu = cpu;
1648                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1649                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1650                                 goto assign;
1651                 }
1652
1653                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
1654                 return;
1655         }
1656
1657 assign:
1658         /*
1659          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1660          * found a better CPU to move/swap.
1661          */
1662         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
1663                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1664                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1665         }
1666
1667         if (env->best_task)
1668                 put_task_struct(env->best_task);
1669         if (p)
1670                 get_task_struct(p);
1671
1672         env->best_task = p;
1673         env->best_imp = imp;
1674         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1675 }
1676
1677 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1678                                 struct task_numa_env *env)
1679 {
1680         long imb, old_imb;
1681         long orig_src_load, orig_dst_load;
1682         long src_capacity, dst_capacity;
1683
1684         /*
1685          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1686          *
1687          * src_load        dst_load
1688          * ------------ vs ---------
1689          * src_capacity    dst_capacity
1690          */
1691         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1692         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1693
1694         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1695
1696         orig_src_load = env->src_stats.load;
1697         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1698
1699         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1700
1701         /* Would this change make things worse? */
1702         return (imb > old_imb);
1703 }
1704
1705 /*
1706  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1707  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1708  * Used to deter task migration.
1709  */
1710 #define SMALLIMP        30
1711
1712 /*
1713  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1714  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1715  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1716  * be exchanged with the source task
1717  */
1718 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1719                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1720 {
1721         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
1722         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1723         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
1724         struct task_struct *cur;
1725         long src_load, dst_load;
1726         int dist = env->dist;
1727         long moveimp = imp;
1728         long load;
1729         bool stopsearch = false;
1730
1731         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1732                 return false;
1733
1734         rcu_read_lock();
1735         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
1736         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1737                 cur = NULL;
1738
1739         /*
1740          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1741          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1742          */
1743         if (cur == env->p) {
1744                 stopsearch = true;
1745                 goto unlock;
1746         }
1747
1748         if (!cur) {
1749                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1750                         goto assign;
1751                 else
1752                         goto unlock;
1753         }
1754
1755         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
1756         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
1757                 goto unlock;
1758
1759         /*
1760          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
1761          * node and the best task is.
1762          */
1763         if (env->best_task &&
1764             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1765             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1766                 goto unlock;
1767         }
1768
1769         /*
1770          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1771          * source and destination node. Calculate the total differential for
1772          * the source task and potential destination task. The more negative
1773          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1774          * be incurred if the tasks were swapped.
1775          *
1776          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1777          * in any group then look only at task weights.
1778          */
1779         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
1780         if (cur_ng == p_ng) {
1781                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1782                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1783                 /*
1784                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1785                  * tasks within a group over tiny differences.
1786                  */
1787                 if (cur_ng)
1788                         imp -= imp / 16;
1789         } else {
1790                 /*
1791                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1792                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1793                  */
1794                 if (cur_ng && p_ng)
1795                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1796                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1797                 else
1798                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1799                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1800         }
1801
1802         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
1803         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
1804                 imp -= imp / 16;
1805
1806         /*
1807          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
1808          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
1809          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
1810          * case, it does not matter.
1811          */
1812         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
1813                 imp += imp / 8;
1814
1815         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1816                 imp = moveimp;
1817                 cur = NULL;
1818                 goto assign;
1819         }
1820
1821         /*
1822          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
1823          * task that is not.
1824          */
1825         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1826             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1827                 goto assign;
1828         }
1829
1830         /*
1831          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1832          * task migration might only result in ping pong
1833          * of tasks and also hurt performance due to cache
1834          * misses.
1835          */
1836         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1837                 goto unlock;
1838
1839         /*
1840          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1841          */
1842         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1843         if (!load)
1844                 goto assign;
1845
1846         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1847         src_load = env->src_stats.load - load;
1848
1849         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1850                 goto unlock;
1851
1852 assign:
1853         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
1854         if (!cur) {
1855                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1856
1857                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
1858                 if (cpu < 0)
1859                         cpu = env->dst_cpu;
1860
1861                 /*
1862                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
1863                  * is, keep using it.
1864                  */
1865                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
1866                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
1867                         cpu = env->best_cpu;
1868                 }
1869
1870                 env->dst_cpu = cpu;
1871         }
1872
1873         task_numa_assign(env, cur, imp);
1874
1875         /*
1876          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
1877          * balance improves then stop the search. While a better swap
1878          * candidate may exist, a search is not free.
1879          */
1880         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
1881                 stopsearch = true;
1882
1883         /*
1884          * If a swap candidate must be identified and the current best task
1885          * moves its preferred node then stop the search.
1886          */
1887         if (!maymove && env->best_task &&
1888             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
1889                 stopsearch = true;
1890         }
1891 unlock:
1892         rcu_read_unlock();
1893
1894         return stopsearch;
1895 }
1896
1897 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1898                                 long taskimp, long groupimp)
1899 {
1900         bool maymove = false;
1901         int cpu;
1902
1903         /*
1904          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
1905          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
1906          */
1907         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
1908                 unsigned int imbalance;
1909                 int src_running, dst_running;
1910
1911                 /*
1912                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
1913                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
1914                  * move improves the imbalance from the perspective of the
1915                  * CPU load balancer.
1916                  * */
1917                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
1918                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
1919                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
1920                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, dst_running,
1921                                                   env->imb_numa_nr);
1922
1923                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
1924                 if (!imbalance) {
1925                         maymove = true;
1926                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
1927                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1928                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
1929                                 return;
1930                         }
1931                 }
1932         } else {
1933                 long src_load, dst_load, load;
1934                 /*
1935                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
1936                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1937                  */
1938                 load = task_h_load(env->p);
1939                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
1940                 src_load = env->src_stats.load - load;
1941                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1942         }
1943
1944         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1945                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1946                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1947                         continue;
1948
1949                 env->dst_cpu = cpu;
1950                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
1951                         break;
1952         }
1953 }
1954
1955 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1956 {
1957         struct task_numa_env env = {
1958                 .p = p,
1959
1960                 .src_cpu = task_cpu(p),
1961                 .src_nid = task_node(p),
1962
1963                 .imbalance_pct = 112,
1964
1965                 .best_task = NULL,
1966                 .best_imp = 0,
1967                 .best_cpu = -1,
1968         };
1969         unsigned long taskweight, groupweight;
1970         struct sched_domain *sd;
1971         long taskimp, groupimp;
1972         struct numa_group *ng;
1973         struct rq *best_rq;
1974         int nid, ret, dist;
1975
1976         /*
1977          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1978          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1979          *
1980          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1981          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1982          * to satisfy here.
1983          */
1984         rcu_read_lock();
1985         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1986         if (sd) {
1987                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1988                 env.imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
1989         }
1990         rcu_read_unlock();
1991
1992         /*
1993          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1994          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1995          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1996          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1997          */
1998         if (unlikely(!sd)) {
1999                 sched_setnuma(p, task_node(p));
2000                 return -EINVAL;
2001         }
2002
2003         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
2004         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2005         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2006         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2007         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
2008         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
2009         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
2010         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2011
2012         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
2013         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2014
2015         /*
2016          * Look at other nodes in these cases:
2017          * - there is no space available on the preferred_nid
2018          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
2019          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
2020          *   we need to check other locations.
2021          */
2022         ng = deref_curr_numa_group(p);
2023         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
2024                 for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2025                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
2026                                 continue;
2027
2028                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2029                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
2030                                                 dist != env.dist) {
2031                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2032                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2033                         }
2034
2035                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2036                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2037                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2038                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2039                                 continue;
2040
2041                         env.dist = dist;
2042                         env.dst_nid = nid;
2043                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2044                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2045                 }
2046         }
2047
2048         /*
2049          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2050          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2051          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2052          * settle down.
2053          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2054          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2055          */
2056         if (ng) {
2057                 if (env.best_cpu == -1)
2058                         nid = env.src_nid;
2059                 else
2060                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2061
2062                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2063                         sched_setnuma(p, nid);
2064         }
2065
2066         /* No better CPU than the current one was found. */
2067         if (env.best_cpu == -1) {
2068                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2069                 return -EAGAIN;
2070         }
2071
2072         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2073         if (env.best_task == NULL) {
2074                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2075                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2076                 if (ret != 0)
2077                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2078                 return ret;
2079         }
2080
2081         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2082         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2083
2084         if (ret != 0)
2085                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2086         put_task_struct(env.best_task);
2087         return ret;
2088 }
2089
2090 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2091 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2092 {
2093         unsigned long interval = HZ;
2094
2095         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2096         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2097                 return;
2098
2099         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2100         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2101         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2102
2103         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2104         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2105                 return;
2106
2107         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2108         task_numa_migrate(p);
2109 }
2110
2111 /*
2112  * Find out how many nodes the workload is actively running on. Do this by
2113  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2114  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2115  * located.
2116  */
2117 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2118 {
2119         unsigned long faults, max_faults = 0;
2120         int nid, active_nodes = 0;
2121
2122         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2123                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2124                 if (faults > max_faults)
2125                         max_faults = faults;
2126         }
2127
2128         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2129                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2130                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2131                         active_nodes++;
2132         }
2133
2134         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2135         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2136 }
2137
2138 /*
2139  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2140  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2141  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2142  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2143  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2144  */
2145 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2146 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2147
2148 /*
2149  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2150  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2151  * the page accesses are shared with other processes.
2152  * Otherwise, decrease the scan period.
2153  */
2154 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2155                         unsigned long shared, unsigned long private)
2156 {
2157         unsigned int period_slot;
2158         int lr_ratio, ps_ratio;
2159         int diff;
2160
2161         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2162         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2163
2164         /*
2165          * If there were no record hinting faults then either the task is
2166          * completely idle or all activity is in areas that are not of interest
2167          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2168          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2169          * node is overloaded. In either case, scan slower
2170          */
2171         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2172                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2173                         p->numa_scan_period << 1);
2174
2175                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2176                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2177
2178                 return;
2179         }
2180
2181         /*
2182          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2183          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2184          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2185          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2186          */
2187         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2188         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2189         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2190
2191         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2192                 /*
2193                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2194                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2195                  */
2196                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2197                 if (!slot)
2198                         slot = 1;
2199                 diff = slot * period_slot;
2200         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2201                 /*
2202                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2203                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2204                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2205                  */
2206                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2207                 if (!slot)
2208                         slot = 1;
2209                 diff = slot * period_slot;
2210         } else {
2211                 /*
2212                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2213                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2214                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2215                  */
2216                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2217                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2218         }
2219
2220         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2221                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2222         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2223 }
2224
2225 /*
2226  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2227  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2228  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2229  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2230  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2231  */
2232 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2233 {
2234         u64 runtime, delta, now;
2235         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2236         now = p->se.exec_start;
2237         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2238
2239         if (p->last_task_numa_placement) {
2240                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2241                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2242
2243                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2244                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2245                         *period = 0;
2246         } else {
2247                 delta = p->se.avg.load_sum;
2248                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2249         }
2250
2251         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2252         p->last_task_numa_placement = now;
2253
2254         return delta;
2255 }
2256
2257 /*
2258  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2259  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2260  * otherwise workloads might not converge.
2261  */
2262 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2263 {
2264         nodemask_t nodes;
2265         int dist;
2266
2267         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2268         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2269                 return nid;
2270
2271         /*
2272          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2273          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2274          * both the node itself, and on nearby nodes.
2275          */
2276         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2277                 unsigned long score, max_score = 0;
2278                 int node, max_node = nid;
2279
2280                 dist = sched_max_numa_distance;
2281
2282                 for_each_node_state(node, N_CPU) {
2283                         score = group_weight(p, node, dist);
2284                         if (score > max_score) {
2285                                 max_score = score;
2286                                 max_node = node;
2287                         }
2288                 }
2289                 return max_node;
2290         }
2291
2292         /*
2293          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2294          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2295          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2296          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2297          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2298          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2299          * keep the complexity of the search down.
2300          */
2301         nodes = node_states[N_CPU];
2302         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2303                 unsigned long max_faults = 0;
2304                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2305                 int a, b;
2306
2307                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2308                 if (!find_numa_distance(dist))
2309                         continue;
2310
2311                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2312                         unsigned long faults = 0;
2313                         nodemask_t this_group;
2314                         nodes_clear(this_group);
2315
2316                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2317                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2318                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2319                                         faults += group_faults(p, b);
2320                                         node_set(b, this_group);
2321                                         node_clear(b, nodes);
2322                                 }
2323                         }
2324
2325                         /* Remember the top group. */
2326                         if (faults > max_faults) {
2327                                 max_faults = faults;
2328                                 max_group = this_group;
2329                                 /*
2330                                  * subtle: at the smallest distance there is
2331                                  * just one node left in each "group", the
2332                                  * winner is the preferred nid.
2333                                  */
2334                                 nid = a;
2335                         }
2336                 }
2337                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2338                 if (!max_faults)
2339                         break;
2340                 nodes = max_group;
2341         }
2342         return nid;
2343 }
2344
2345 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2346 {
2347         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2348         unsigned long max_faults = 0;
2349         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2350         unsigned long total_faults;
2351         u64 runtime, period;
2352         spinlock_t *group_lock = NULL;
2353         struct numa_group *ng;
2354
2355         /*
2356          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2357          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2358          * that the field is read in a single access:
2359          */
2360         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2361         if (p->numa_scan_seq == seq)
2362                 return;
2363         p->numa_scan_seq = seq;
2364         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2365
2366         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2367                        p->numa_faults_locality[1];
2368         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2369
2370         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2371         ng = deref_curr_numa_group(p);
2372         if (ng) {
2373                 group_lock = &ng->lock;
2374                 spin_lock_irq(group_lock);
2375         }
2376
2377         /* Find the node with the highest number of faults */
2378         for_each_online_node(nid) {
2379                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2380                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2381                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2382                 int priv;
2383
2384                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2385                         long diff, f_diff, f_weight;
2386
2387                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2388                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2389                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2390                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2391
2392                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2393                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2394                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2395                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2396
2397                         /*
2398                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2399                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2400                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2401                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2402                          * faults are less important.
2403                          */
2404                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2405                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2406                                    (total_faults + 1);
2407                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2408                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2409
2410                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2411                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2412                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2413                         p->total_numa_faults += diff;
2414                         if (ng) {
2415                                 /*
2416                                  * safe because we can only change our own group
2417                                  *
2418                                  * mem_idx represents the offset for a given
2419                                  * nid and priv in a specific region because it
2420                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2421                                  */
2422                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2423                                 ng->faults[cpu_idx] += f_diff;
2424                                 ng->total_faults += diff;
2425                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2426                         }
2427                 }
2428
2429                 if (!ng) {
2430                         if (faults > max_faults) {
2431                                 max_faults = faults;
2432                                 max_nid = nid;
2433                         }
2434                 } else if (group_faults > max_faults) {
2435                         max_faults = group_faults;
2436                         max_nid = nid;
2437                 }
2438         }
2439
2440         /* Cannot migrate task to CPU-less node */
2441         if (max_nid != NUMA_NO_NODE && !node_state(max_nid, N_CPU)) {
2442                 int near_nid = max_nid;
2443                 int distance, near_distance = INT_MAX;
2444
2445                 for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2446                         distance = node_distance(max_nid, nid);
2447                         if (distance < near_distance) {
2448                                 near_nid = nid;
2449                                 near_distance = distance;
2450                         }
2451                 }
2452                 max_nid = near_nid;
2453         }
2454
2455         if (ng) {
2456                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2457                 spin_unlock_irq(group_lock);
2458                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2459         }
2460
2461         if (max_faults) {
2462                 /* Set the new preferred node */
2463                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2464                         sched_setnuma(p, max_nid);
2465         }
2466
2467         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2468 }
2469
2470 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2471 {
2472         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2473 }
2474
2475 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2476 {
2477         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2478                 kfree_rcu(grp, rcu);
2479 }
2480
2481 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2482                         int *priv)
2483 {
2484         struct numa_group *grp, *my_grp;
2485         struct task_struct *tsk;
2486         bool join = false;
2487         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2488         int i;
2489
2490         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2491                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2492                                     NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS *
2493                                     nr_node_ids * sizeof(unsigned long);
2494
2495                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2496                 if (!grp)
2497                         return;
2498
2499                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2500                 grp->active_nodes = 1;
2501                 grp->max_faults_cpu = 0;
2502                 spin_lock_init(&grp->lock);
2503                 grp->gid = p->pid;
2504
2505                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2506                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2507
2508                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2509
2510                 grp->nr_tasks++;
2511                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2512         }
2513
2514         rcu_read_lock();
2515         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2516
2517         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2518                 goto no_join;
2519
2520         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2521         if (!grp)
2522                 goto no_join;
2523
2524         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2525         if (grp == my_grp)
2526                 goto no_join;
2527
2528         /*
2529          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2530          * the other task will join us.
2531          */
2532         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2533                 goto no_join;
2534
2535         /*
2536          * Tie-break on the grp address.
2537          */
2538         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2539                 goto no_join;
2540
2541         /* Always join threads in the same process. */
2542         if (tsk->mm == current->mm)
2543                 join = true;
2544
2545         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2546         if (flags & TNF_SHARED)
2547                 join = true;
2548
2549         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2550         *priv = !join;
2551
2552         if (join && !get_numa_group(grp))
2553                 goto no_join;
2554
2555         rcu_read_unlock();
2556
2557         if (!join)
2558                 return;
2559
2560         BUG_ON(irqs_disabled());
2561         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2562
2563         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2564                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2565                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2566         }
2567         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2568         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2569
2570         my_grp->nr_tasks--;
2571         grp->nr_tasks++;
2572
2573         spin_unlock(&my_grp->lock);
2574         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2575
2576         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2577
2578         put_numa_group(my_grp);
2579         return;
2580
2581 no_join:
2582         rcu_read_unlock();
2583         return;
2584 }
2585
2586 /*
2587  * Get rid of NUMA statistics associated with a task (either current or dead).
2588  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2589  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2590  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2591  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2592  */
2593 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2594 {
2595         /* safe: p either is current or is being freed by current */
2596         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
2597         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2598         unsigned long flags;
2599         int i;
2600
2601         if (!numa_faults)
2602                 return;
2603
2604         if (grp) {
2605                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2606                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2607                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2608                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2609
2610                 grp->nr_tasks--;
2611                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2612                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2613                 put_numa_group(grp);
2614         }
2615
2616         if (final) {
2617                 p->numa_faults = NULL;
2618                 kfree(numa_faults);
2619         } else {
2620                 p->total_numa_faults = 0;
2621                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2622                         numa_faults[i] = 0;
2623         }
2624 }
2625
2626 /*
2627  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2628  */
2629 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2630 {
2631         struct task_struct *p = current;
2632         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2633         int cpu_node = task_node(current);
2634         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2635         struct numa_group *ng;
2636         int priv;
2637
2638         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2639                 return;
2640
2641         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2642         if (!p->mm)
2643                 return;
2644
2645         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2646         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2647                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2648                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2649
2650                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2651                 if (!p->numa_faults)
2652                         return;
2653
2654                 p->total_numa_faults = 0;
2655                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2656         }
2657
2658         /*
2659          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2660          * to be private if the accessing pid has not changed
2661          */
2662         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2663                 priv = 1;
2664         } else {
2665                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2666                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2667                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2668         }
2669
2670         /*
2671          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2672          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2673          * actively using should be counted as local. This allows the
2674          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2675          */
2676         ng = deref_curr_numa_group(p);
2677         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2678                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2679                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2680                 local = 1;
2681
2682         /*
2683          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2684          * previously failed, or the scheduler moved us.
2685          */
2686         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2687                 task_numa_placement(p);
2688                 numa_migrate_preferred(p);
2689         }
2690
2691         if (migrated)
2692                 p->numa_pages_migrated += pages;
2693         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2694                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2695
2696         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2697         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2698         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2699 }
2700
2701 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2702 {
2703         /*
2704          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2705          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2706          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2707          * much of an issue though, since this is just used for
2708          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2709          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2710          */
2711         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2712         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2713 }
2714
2715 /*
2716  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2717  * Triggered from task_tick_numa().
2718  */
2719 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
2720 {
2721         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2722         struct task_struct *p = current;
2723         struct mm_struct *mm = p->mm;
2724         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2725         struct vm_area_struct *vma;
2726         unsigned long start, end;
2727         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2728         long pages, virtpages;
2729
2730         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2731
2732         work->next = work;
2733         /*
2734          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2735          *
2736          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2737          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2738          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2739          * work.
2740          */
2741         if (p->flags & PF_EXITING)
2742                 return;
2743
2744         if (!mm->numa_next_scan) {
2745                 mm->numa_next_scan = now +
2746                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2747         }
2748
2749         /*
2750          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2751          */
2752         migrate = mm->numa_next_scan;
2753         if (time_before(now, migrate))
2754                 return;
2755
2756         if (p->numa_scan_period == 0) {
2757                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2758                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2759         }
2760
2761         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2762         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2763                 return;
2764
2765         /*
2766          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2767          * the next time around.
2768          */
2769         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2770
2771         start = mm->numa_scan_offset;
2772         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2773         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2774         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2775         if (!pages)
2776                 return;
2777
2778
2779         if (!mmap_read_trylock(mm))
2780                 return;
2781         vma = find_vma(mm, start);
2782         if (!vma) {
2783                 reset_ptenuma_scan(p);
2784                 start = 0;
2785                 vma = mm->mmap;
2786         }
2787         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2788                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2789                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2790                         continue;
2791                 }
2792
2793                 /*
2794                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2795                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2796                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2797                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2798                  */
2799                 if (!vma->vm_mm ||
2800                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2801                         continue;
2802
2803                 /*
2804                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2805                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2806                  */
2807                 if (!vma_is_accessible(vma))
2808                         continue;
2809
2810                 do {
2811                         start = max(start, vma->vm_start);
2812                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2813                         end = min(end, vma->vm_end);
2814                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2815
2816                         /*
2817                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2818                          * hpages that have at least one present PTE that
2819                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2820                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2821                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2822                          * areas faster.
2823                          */
2824                         if (nr_pte_updates)
2825                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2826                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2827
2828                         start = end;
2829                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2830                                 goto out;
2831
2832                         cond_resched();
2833                 } while (end != vma->vm_end);
2834         }
2835
2836 out:
2837         /*
2838          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2839          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2840          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2841          * scanner to the start so check it now.
2842          */
2843         if (vma)
2844                 mm->numa_scan_offset = start;
2845         else
2846                 reset_ptenuma_scan(p);
2847         mmap_read_unlock(mm);
2848
2849         /*
2850          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2851          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2852          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2853          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2854          */
2855         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2856                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2857                 p->node_stamp += 32 * diff;
2858         }
2859 }
2860
2861 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
2862 {
2863         int mm_users = 0;
2864         struct mm_struct *mm = p->mm;
2865
2866         if (mm) {
2867                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
2868                 if (mm_users == 1) {
2869                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2870                         mm->numa_scan_seq = 0;
2871                 }
2872         }
2873         p->node_stamp                   = 0;
2874         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
2875         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
2876         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
2877         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
2878         p->numa_faults                  = NULL;
2879         p->numa_pages_migrated          = 0;
2880         p->total_numa_faults            = 0;
2881         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2882         p->last_task_numa_placement     = 0;
2883         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
2884
2885         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
2886
2887         /* New address space, reset the preferred nid */
2888         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
2889                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
2890                 return;
2891         }
2892
2893         /*
2894          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
2895          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
2896          */
2897         if (mm) {
2898                 unsigned int delay;
2899
2900                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
2901                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
2902                 delay += 2 * TICK_NSEC;
2903                 p->node_stamp = delay;
2904         }
2905 }
2906
2907 /*
2908  * Drive the periodic memory faults..
2909  */
2910 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2911 {
2912         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2913         u64 period, now;
2914
2915         /*
2916          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2917          */
2918         if ((curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
2919                 return;
2920
2921         /*
2922          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2923          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2924          * task needs to have done some actual work before we bother with
2925          * NUMA placement.
2926          */
2927         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2928         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2929
2930         if (now > curr->node_stamp + period) {
2931                 if (!curr->node_stamp)
2932                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2933                 curr->node_stamp += period;
2934
2935                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
2936                         task_work_add(curr, work, TWA_RESUME);
2937         }
2938 }
2939
2940 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2941 {
2942         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2943         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2944
2945         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2946                 return;
2947
2948         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2949                 return;
2950
2951         if (src_nid == dst_nid)
2952                 return;
2953
2954         /*
2955          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2956          * has completed. This is most likely due to a new task that
2957          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2958          */
2959         if (p->numa_scan_seq) {
2960                 /*
2961                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2962                  * node or if the task was not previously running on
2963                  * the preferred node.
2964                  */
2965                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2966                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
2967                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
2968                         return;
2969         }
2970
2971         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2972 }
2973
2974 #else
2975 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2976 {
2977 }
2978
2979 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2980 {
2981 }
2982
2983 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2984 {
2985 }
2986
2987 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2988 {
2989 }
2990
2991 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2992
2993 static void
2994 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2995 {
2996         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2997 #ifdef CONFIG_SMP
2998         if (entity_is_task(se)) {
2999                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3000
3001                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
3002                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
3003         }
3004 #endif
3005         cfs_rq->nr_running++;
3006         if (se_is_idle(se))
3007                 cfs_rq->idle_nr_running++;
3008 }
3009
3010 static void
3011 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3012 {
3013         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3014 #ifdef CONFIG_SMP
3015         if (entity_is_task(se)) {
3016                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
3017                 list_del_init(&se->group_node);
3018         }
3019 #endif
3020         cfs_rq->nr_running--;
3021         if (se_is_idle(se))
3022                 cfs_rq->idle_nr_running--;
3023 }
3024
3025 /*
3026  * Signed add and clamp on underflow.
3027  *
3028  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3029  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3030  * values.
3031  */
3032 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3033         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3034         typeof(_val) val = (_val);                              \
3035         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3036                                                                 \
3037         res = var + val;                                        \
3038                                                                 \
3039         if (val < 0 && res > var)                               \
3040                 res = 0;                                        \
3041                                                                 \
3042         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3043 } while (0)
3044
3045 /*
3046  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3047  *
3048  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3049  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3050  * values.
3051  */
3052 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3053         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3054         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3055         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3056         res = var - val;                                        \
3057         if (res > var)                                          \
3058                 res = 0;                                        \
3059         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3060 } while (0)
3061
3062 /*
3063  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3064  *
3065  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3066  * and is thus optimized for local variable updates.
3067  */
3068 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3069         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3070         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3071 } while (0)
3072
3073 #ifdef CONFIG_SMP
3074 static inline void
3075 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3076 {
3077         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3078         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3079 }
3080
3081 static inline void
3082 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3083 {
3084         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3085         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
3086         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3087         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
3088                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3089 }
3090 #else
3091 static inline void
3092 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3093 static inline void
3094 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3095 #endif
3096
3097 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3098                             unsigned long weight)
3099 {
3100         if (se->on_rq) {
3101                 /* commit outstanding execution time */
3102                 if (cfs_rq->curr == se)
3103                         update_curr(cfs_rq);
3104                 update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3105         }
3106         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3107
3108         update_load_set(&se->load, weight);
3109
3110 #ifdef CONFIG_SMP
3111         do {
3112                 u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3113
3114                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3115         } while (0);
3116 #endif
3117
3118         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3119         if (se->on_rq)
3120                 update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3121
3122 }
3123
3124 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
3125 {
3126         struct sched_entity *se = &p->se;
3127         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3128         struct load_weight *load = &se->load;
3129         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
3130
3131         reweight_entity(cfs_rq, se, weight);
3132         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
3133 }
3134
3135 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3136 #ifdef CONFIG_SMP
3137 /*
3138  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3139  * global sum we all love to hate.
3140  *
3141  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3142  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3143  *
3144  *                     tg->weight * grq->load.weight
3145  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3146  *                       \Sum grq->load.weight
3147  *
3148  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3149  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3150  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3151  *
3152  * So instead of the above, we substitute:
3153  *
3154  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3155  *
3156  * which yields the following:
3157  *
3158  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3159  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3160  *                             tg->load_avg
3161  *
3162  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3163  *
3164  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3165  *
3166  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3167  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3168  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3169  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3170  * yielding bad latency etc..
3171  *
3172  * Now, in that special case (1) reduces to:
3173  *
3174  *                     tg->weight * grq->load.weight
3175  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3176  *                         grp->load.weight
3177  *
3178  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3179  *
3180  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3181  * UP case, like:
3182  *
3183  *   ge->load.weight =
3184  *
3185  *              tg->weight * grq->load.weight
3186  *     ---------------------------------------------------         (5)
3187  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
3188  *
3189  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
3190  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
3191  *
3192  *
3193  *                     tg->weight * grq->load.weight
3194  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
3195  *                             tg_load_avg'
3196  *
3197  * Where:
3198  *
3199  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
3200  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
3201  *
3202  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3203  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3204  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3205  *
3206  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3207  *
3208  * hence icky!
3209  */
3210 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3211 {
3212         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3213         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3214
3215         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3216
3217         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3218
3219         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3220
3221         /* Ensure tg_weight >= load */
3222         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3223         tg_weight += load;
3224
3225         shares = (tg_shares * load);
3226         if (tg_weight)
3227                 shares /= tg_weight;
3228
3229         /*
3230          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3231          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3232          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3233          * the group on a CPU.
3234          *
3235          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3236          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3237          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3238          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3239          * instead of 0.
3240          */
3241         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3242 }
3243 #endif /* CONFIG_SMP */
3244
3245 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3246
3247 /*
3248  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3249  * runqueue.
3250  */
3251 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3252 {
3253         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3254         long shares;
3255
3256         if (!gcfs_rq)
3257                 return;
3258
3259         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3260                 return;
3261
3262 #ifndef CONFIG_SMP
3263         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3264
3265         if (likely(se->load.weight == shares))
3266                 return;
3267 #else
3268         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3269 #endif
3270
3271         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
3272 }
3273
3274 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3275 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3276 {
3277 }
3278 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3279
3280 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3281 {
3282         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3283
3284         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3285                 /*
3286                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3287                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3288                  * a real problem.
3289                  *
3290                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3291                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3292                  * number include things like RT tasks.
3293                  *
3294                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3295                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3296                  *
3297                  * See cpu_util_cfs().
3298                  */
3299                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3300         }
3301 }
3302
3303 #ifdef CONFIG_SMP
3304 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3305 /*
3306  * Because list_add_leaf_cfs_rq always places a child cfs_rq on the list
3307  * immediately before a parent cfs_rq, and cfs_rqs are removed from the list
3308  * bottom-up, we only have to test whether the cfs_rq before us on the list
3309  * is our child.
3310  * If cfs_rq is not on the list, test whether a child needs its to be added to
3311  * connect a branch to the tree  * (see list_add_leaf_cfs_rq() for details).
3312  */
3313 static inline bool child_cfs_rq_on_list(struct cfs_rq *cfs_rq)
3314 {
3315         struct cfs_rq *prev_cfs_rq;
3316         struct list_head *prev;
3317
3318         if (cfs_rq->on_list) {
3319                 prev = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
3320         } else {
3321                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3322
3323                 prev = rq->tmp_alone_branch;
3324         }
3325
3326         prev_cfs_rq = container_of(prev, struct cfs_rq, leaf_cfs_rq_list);
3327
3328         return (prev_cfs_rq->tg->parent == cfs_rq->tg);
3329 }
3330
3331 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
3332 {
3333         if (cfs_rq->load.weight)
3334                 return false;
3335
3336         if (cfs_rq->avg.load_sum)
3337                 return false;
3338
3339         if (cfs_rq->avg.util_sum)
3340                 return false;
3341
3342         if (cfs_rq->avg.runnable_sum)
3343                 return false;
3344
3345         if (child_cfs_rq_on_list(cfs_rq))
3346                 return false;
3347
3348         /*
3349          * _avg must be null when _sum are null because _avg = _sum / divider
3350          * Make sure that rounding and/or propagation of PELT values never
3351          * break this.
3352          */
3353         SCHED_WARN_ON(cfs_rq->avg.load_avg ||
3354                       cfs_rq->avg.util_avg ||
3355                       cfs_rq->avg.runnable_avg);
3356
3357         return true;
3358 }
3359
3360 /**
3361  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3362  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3363  *
3364  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3365  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3366  * considerations.
3367  *
3368  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3369  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3370  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3371  *
3372  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3373  */
3374 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3375 {
3376         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3377
3378         /*
3379          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3380          */
3381         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3382                 return;
3383
3384         if (abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3385                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3386                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3387         }
3388 }
3389
3390 /*
3391  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3392  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3393  * including the state of rq->lock, should be made.
3394  */
3395 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3396                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3397 {
3398         u64 p_last_update_time;
3399         u64 n_last_update_time;
3400
3401         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3402                 return;
3403
3404         /*
3405          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3406          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3407          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3408          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3409          * the wakee more load sounds not bad.
3410          */
3411         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3412                 return;
3413
3414 #ifndef CONFIG_64BIT
3415         {
3416                 u64 p_last_update_time_copy;
3417                 u64 n_last_update_time_copy;
3418
3419                 do {
3420                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3421                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3422
3423                         smp_rmb();
3424
3425                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3426                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3427
3428                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3429                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3430         }
3431 #else
3432         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3433         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3434 #endif
3435         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3436         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3437 }
3438
3439 /*
3440  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3441  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3442  * that for each group:
3443  *
3444  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3445  *
3446  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3447  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3448  *
3449  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
3450  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
3451  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
3452  *
3453  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
3454  *
3455  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3456  *
3457  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3458  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3459  *
3460  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3461  *
3462  * And per (1) we have:
3463  *
3464  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3465  *
3466  * Which gives:
3467  *
3468  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3469  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3470  *                               grq->load.weight
3471  *
3472  * Except that is wrong!
3473  *
3474  * Because while for entities historical weight is not important and we
3475  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3476  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3477  *
3478  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3479  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3480  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3481  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3482  *
3483  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3484  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3485  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3486  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3487  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3488  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3489  *
3490  * So we'll have to approximate.. :/
3491  *
3492  * Given the constraint:
3493  *
3494  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3495  *
3496  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3497  * overlap.
3498  *
3499  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3500  *
3501  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3502  *
3503  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3504  *
3505  */
3506 static inline void
3507 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3508 {
3509         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3510         u32 new_sum, divider;
3511
3512         /* Nothing to update */
3513         if (!delta_avg)
3514                 return;
3515
3516         /*
3517          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3518          * See ___update_load_avg() for details.
3519          */
3520         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3521
3522
3523         /* Set new sched_entity's utilization */
3524         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3525         new_sum = se->avg.util_avg * divider;
3526         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.util_sum;
3527         se->avg.util_sum = new_sum;
3528
3529         /* Update parent cfs_rq utilization */
3530         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta_avg);
3531         add_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, delta_sum);
3532
3533         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3534         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
3535                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3536 }
3537
3538 static inline void
3539 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3540 {
3541         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
3542         u32 new_sum, divider;
3543
3544         /* Nothing to update */
3545         if (!delta_avg)
3546                 return;
3547
3548         /*
3549          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3550          * See ___update_load_avg() for details.
3551          */
3552         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3553
3554         /* Set new sched_entity's runnable */
3555         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
3556         new_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3557         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.runnable_sum;
3558         se->avg.runnable_sum = new_sum;
3559
3560         /* Update parent cfs_rq runnable */
3561         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta_avg);
3562         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, delta_sum);
3563         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3564         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
3565                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3566 }
3567
3568 static inline void
3569 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3570 {
3571         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3572         unsigned long load_avg;
3573         u64 load_sum = 0;
3574         s64 delta_sum;
3575         u32 divider;
3576
3577         if (!runnable_sum)
3578                 return;
3579
3580         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3581
3582         /*
3583          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3584          * See ___update_load_avg() for details.
3585          */
3586         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3587
3588         if (runnable_sum >= 0) {
3589                 /*
3590                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3591                  * the CPU is saturated running == runnable.
3592                  */
3593                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3594                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
3595         } else {
3596                 /*
3597                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3598                  * assuming all tasks are equally runnable.
3599                  */
3600                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3601                         load_sum = div_u64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3602                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3603                 }
3604
3605                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3606                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3607         }
3608
3609         /*
3610          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3611          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3612          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3613          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3614          */
3615         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3616         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3617
3618         load_sum = se_weight(se) * runnable_sum;
3619         load_avg = div_u64(load_sum, divider);
3620
3621         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3622         if (!delta_avg)
3623                 return;
3624
3625         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3626
3627         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3628         se->avg.load_avg = load_avg;
3629         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3630         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3631         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3632         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
3633                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3634 }
3635
3636 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3637 {
3638         cfs_rq->propagate = 1;
3639         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3640 }
3641
3642 /* Update task and its cfs_rq load average */
3643 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3644 {
3645         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3646
3647         if (entity_is_task(se))
3648                 return 0;
3649
3650         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3651         if (!gcfs_rq->propagate)
3652                 return 0;
3653
3654         gcfs_rq->propagate = 0;
3655
3656         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3657
3658         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3659
3660         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3661         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3662         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3663
3664         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3665         trace_pelt_se_tp(se);
3666
3667         return 1;
3668 }
3669
3670 /*
3671  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3672  * group_entity:
3673  */
3674 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3675 {
3676         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3677
3678         /*
3679          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3680          * decay it:
3681          */
3682         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3683                 return false;
3684
3685         /*
3686          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3687          * the utilization of the sched_entity:
3688          */
3689         if (gcfs_rq->propagate)
3690                 return false;
3691
3692         /*
3693          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3694          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3695          * waste of time to try to decay it:
3696          */
3697         return true;
3698 }
3699
3700 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3701
3702 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3703
3704 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3705 {
3706         return 0;
3707 }
3708
3709 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3710
3711 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3712
3713 /**
3714  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3715  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3716  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3717  *
3718  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3719  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3720  * post_init_entity_util_avg().
3721  *
3722  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3723  *
3724  * Return: true if the load decayed or we removed load.
3725  *
3726  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3727  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3728  */
3729 static inline int
3730 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3731 {
3732         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
3733         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3734         int decayed = 0;
3735
3736         if (cfs_rq->removed.nr) {
3737                 unsigned long r;
3738                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3739
3740                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3741                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3742                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3743                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
3744                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3745                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3746
3747                 r = removed_load;
3748                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3749                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3750                 /* See sa->util_sum below */
3751                 sa->load_sum = max_t(u32, sa->load_sum, sa->load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3752
3753                 r = removed_util;
3754                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3755                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3756                 /*
3757                  * Because of rounding, se->util_sum might ends up being +1 more than
3758                  * cfs->util_sum. Although this is not a problem by itself, detaching
3759                  * a lot of tasks with the rounding problem between 2 updates of
3760                  * util_avg (~1ms) can make cfs->util_sum becoming null whereas
3761                  * cfs_util_avg is not.
3762                  * Check that util_sum is still above its lower bound for the new
3763                  * util_avg. Given that period_contrib might have moved since the last
3764                  * sync, we are only sure that util_sum must be above or equal to
3765                  *    util_avg * minimum possible divider
3766                  */
3767                 sa->util_sum = max_t(u32, sa->util_sum, sa->util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3768
3769                 r = removed_runnable;
3770                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
3771                 sub_positive(&sa->runnable_sum, r * divider);
3772                 /* See sa->util_sum above */
3773                 sa->runnable_sum = max_t(u32, sa->runnable_sum,
3774                                               sa->runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3775
3776                 /*
3777                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
3778                  * can use it to estimate removed_load_sum.
3779                  */
3780                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
3781                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
3782
3783                 decayed = 1;
3784         }
3785
3786         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3787
3788 #ifndef CONFIG_64BIT
3789         smp_wmb();
3790         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3791 #endif
3792
3793         return decayed;
3794 }
3795
3796 /**
3797  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3798  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3799  * @se: sched_entity to attach
3800  *
3801  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3802  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3803  */
3804 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3805 {
3806         /*
3807          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3808          * See ___update_load_avg() for details.
3809          */
3810         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3811
3812         /*
3813          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3814          * window because without that, really weird and wonderful things can
3815          * happen.
3816          *
3817          * XXX illustrate
3818          */
3819         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3820         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3821
3822         /*
3823          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3824          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3825          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3826          * _sum a little.
3827          */
3828         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3829
3830         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3831
3832         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * divider;
3833         if (se_weight(se) < se->avg.load_sum)
3834                 se->avg.load_sum = div_u64(se->avg.load_sum, se_weight(se));
3835         else
3836                 se->avg.load_sum = 1;
3837
3838         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3839         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3840         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3841         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
3842         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
3843
3844         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3845
3846         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3847
3848         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3849 }
3850
3851 /**
3852  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3853  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3854  * @se: sched_entity to detach
3855  *
3856  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3857  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3858  */
3859 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3860 {
3861         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3862         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3863         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3864         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3865         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
3866                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3867
3868         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
3869         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, se->avg.runnable_sum);
3870         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3871         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
3872                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3873
3874         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3875
3876         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3877
3878         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3879 }
3880
3881 /*
3882  * Optional action to be done while updating the load average
3883  */
3884 #define UPDATE_TG       0x1
3885 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3886 #define DO_ATTACH       0x4
3887
3888 /* Update task and its cfs_rq load average */
3889 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3890 {
3891         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
3892         int decayed;
3893
3894         /*
3895          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3896          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3897          */
3898         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3899                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
3900
3901         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3902         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3903
3904         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3905
3906                 /*
3907                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3908                  * !last_update_time means we've passed through
3909                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3910                  *
3911                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3912                  */
3913                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3914                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
3915
3916         } else if (decayed) {
3917                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3918
3919                 if (flags & UPDATE_TG)
3920                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
3921         }
3922 }
3923
3924 #ifndef CONFIG_64BIT
3925 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3926 {
3927         u64 last_update_time_copy;
3928         u64 last_update_time;
3929
3930         do {
3931                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3932                 smp_rmb();
3933                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3934         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3935
3936         return last_update_time;
3937 }
3938 #else
3939 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3940 {
3941         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3942 }
3943 #endif
3944
3945 /*
3946  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3947  * the previous rq.
3948  */
3949 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3950 {
3951         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3952         u64 last_update_time;
3953
3954         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3955         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
3956 }
3957
3958 /*
3959  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3960  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3961  */
3962 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3963 {
3964         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3965         unsigned long flags;
3966
3967         /*
3968          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3969          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3970          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3971          */
3972
3973         sync_entity_load_avg(se);
3974
3975         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3976         ++cfs_rq->removed.nr;
3977         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3978         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3979         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
3980         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3981 }
3982
3983 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3984 {
3985         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
3986 }
3987
3988 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3989 {
3990         return cfs_rq->avg.load_avg;
3991 }
3992
3993 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3994
3995 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3996 {
3997         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3998 }
3999
4000 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
4001 {
4002         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
4003
4004         return max(ue.ewma, (ue.enqueued & ~UTIL_AVG_UNCHANGED));
4005 }
4006
4007 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
4008 {
4009         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
4010 }
4011
4012 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
4013 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
4014 {
4015         return clamp(task_util_est(p),
4016                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN),
4017                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX));
4018 }
4019 #else
4020 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
4021 {
4022         return task_util_est(p);
4023 }
4024 #endif
4025
4026 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4027                                     struct task_struct *p)
4028 {
4029         unsigned int enqueued;
4030
4031         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4032                 return;
4033
4034         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4035         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
4036         enqueued += _task_util_est(p);
4037         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4038
4039         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4040 }
4041
4042 static inline void util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4043                                     struct task_struct *p)
4044 {
4045         unsigned int enqueued;
4046
4047         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4048                 return;
4049
4050         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4051         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
4052         enqueued -= min_t(unsigned int, enqueued, _task_util_est(p));
4053         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4054
4055         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4056 }
4057
4058 #define UTIL_EST_MARGIN (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)
4059
4060 /*
4061  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
4062  * based on the observation that:
4063  *
4064  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
4065  *
4066  * NOTE: this only works when value + margin < INT_MAX.
4067  */
4068 static inline bool within_margin(int value, int margin)
4069 {
4070         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
4071 }
4072
4073 static inline void util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq,
4074                                    struct task_struct *p,
4075                                    bool task_sleep)
4076 {
4077         long last_ewma_diff, last_enqueued_diff;
4078         struct util_est ue;
4079
4080         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4081                 return;
4082
4083         /*
4084          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
4085          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
4086          */
4087         if (!task_sleep)
4088                 return;
4089
4090         /*
4091          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
4092          * skip the util_est update.
4093          */
4094         ue = p->se.avg.util_est;
4095         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
4096                 return;
4097
4098         last_enqueued_diff = ue.enqueued;
4099
4100         /*
4101          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
4102          * to smooth utilization decreases.
4103          */
4104         ue.enqueued = task_util(p);
4105         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
4106                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
4107                         ue.ewma = ue.enqueued;
4108                         goto done;
4109                 }
4110         }
4111
4112         /*
4113          * Skip update of task's estimated utilization when its members are
4114          * already ~1% close to its last activation value.
4115          */
4116         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
4117         last_enqueued_diff -= ue.enqueued;
4118         if (within_margin(last_ewma_diff, UTIL_EST_MARGIN)) {
4119                 if (!within_margin(last_enqueued_diff, UTIL_EST_MARGIN))
4120                         goto done;
4121
4122                 return;
4123         }
4124
4125         /*
4126          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
4127          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
4128          */
4129         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
4130                 return;
4131
4132         /*
4133          * Update Task's estimated utilization
4134          *
4135          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4136          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
4137          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4138          * Weighted Moving Average (EWMA):
4139          *
4140          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4141          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4142          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4143          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4144          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4145          *
4146          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4147          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4148          */
4149         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4150         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4151         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4152 done:
4153         ue.enqueued |= UTIL_AVG_UNCHANGED;
4154         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4155
4156         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
4157 }
4158
4159 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p,
4160                                      unsigned long capacity)
4161 {
4162         return fits_capacity(uclamp_task_util(p), capacity);
4163 }
4164
4165 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
4166 {
4167         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
4168                 return;
4169
4170         if (!p || p->nr_cpus_allowed == 1) {
4171                 rq->misfit_task_load = 0;
4172                 return;
4173         }
4174
4175         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
4176                 rq->misfit_task_load = 0;
4177                 return;
4178         }
4179
4180         /*
4181          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
4182          * task_h_load() returns 0.
4183          */
4184         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
4185 }
4186
4187 #else /* CONFIG_SMP */
4188
4189 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
4190 {
4191         return true;
4192 }
4193
4194 #define UPDATE_TG       0x0
4195 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4196 #define DO_ATTACH       0x0
4197
4198 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4199 {
4200         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4201 }
4202
4203 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4204
4205 static inline void
4206 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4207 static inline void
4208 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4209
4210 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4211 {
4212         return 0;
4213 }
4214
4215 static inline void
4216 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4217
4218 static inline void
4219 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4220
4221 static inline void
4222 util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4223                 bool task_sleep) {}
4224 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
4225
4226 #endif /* CONFIG_SMP */
4227
4228 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4229 {
4230 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4231         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4232
4233         if (d < 0)
4234                 d = -d;
4235
4236         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4237                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4238 #endif
4239 }
4240
4241 static void
4242 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4243 {
4244         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4245
4246         /*
4247          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4248          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4249          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4250          * stays open at the end.
4251          */
4252         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4253                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4254
4255         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4256         if (!initial) {
4257                 unsigned long thresh;
4258
4259                 if (se_is_idle(se))
4260                         thresh = sysctl_sched_min_granularity;
4261                 else
4262                         thresh = sysctl_sched_latency;
4263
4264                 /*
4265                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4266                  * for a gentler effect of sleepers:
4267                  */
4268                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4269                         thresh >>= 1;
4270
4271                 vruntime -= thresh;
4272         }
4273
4274         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4275         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4276 }
4277
4278 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4279
4280 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
4281
4282 /*
4283  * MIGRATION
4284  *
4285  *      dequeue
4286  *        update_curr()
4287  *          update_min_vruntime()
4288  *        vruntime -= min_vruntime
4289  *
4290  *      enqueue
4291  *        update_curr()
4292  *          update_min_vruntime()
4293  *        vruntime += min_vruntime
4294  *
4295  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4296  * min_vruntime are up-to-date.
4297  *
4298  * WAKEUP (remote)
4299  *
4300  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4301  *        vruntime -= min_vruntime
4302  *
4303  *      enqueue
4304  *        update_curr()
4305  *          update_min_vruntime()
4306  *        vruntime += min_vruntime
4307  *
4308  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4309  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4310  */
4311
4312 static void
4313 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4314 {
4315         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4316         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4317
4318         /*
4319          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4320          * update_curr().
4321          */
4322         if (renorm && curr)
4323                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4324
4325         update_curr(cfs_rq);
4326
4327         /*
4328          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4329          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4330          * placed in the past could significantly boost this task to the
4331          * fairness detriment of existing tasks.
4332          */
4333         if (renorm && !curr)
4334                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4335
4336         /*
4337          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4338          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4339          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4340          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4341          *     its group cfs_rq
4342          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4343          */
4344         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4345         se_update_runnable(se);
4346         update_cfs_group(se);
4347         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4348
4349         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4350                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4351
4352         check_schedstat_required();
4353         update_stats_enqueue_fair(cfs_rq, se, flags);
4354         check_spread(cfs_rq, se);
4355         if (!curr)
4356                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4357         se->on_rq = 1;
4358
4359         /*
4360          * When bandwidth control is enabled, cfs might have been removed
4361          * because of a parent been throttled but cfs->nr_running > 1. Try to
4362          * add it unconditionally.
4363          */
4364         if (cfs_rq->nr_running == 1 || cfs_bandwidth_used())
4365                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4366
4367         if (cfs_rq->nr_running == 1)
4368                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4369 }
4370
4371 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4372 {
4373         for_each_sched_entity(se) {
4374                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4375                 if (cfs_rq->last != se)
4376                         break;
4377
4378                 cfs_rq->last = NULL;
4379         }
4380 }
4381
4382 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4383 {
4384         for_each_sched_entity(se) {
4385                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4386                 if (cfs_rq->next != se)
4387                         break;
4388
4389                 cfs_rq->next = NULL;
4390         }
4391 }
4392
4393 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4394 {
4395         for_each_sched_entity(se) {
4396                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4397                 if (cfs_rq->skip != se)
4398                         break;
4399
4400                 cfs_rq->skip = NULL;
4401         }
4402 }
4403
4404 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4405 {
4406         if (cfs_rq->last == se)
4407                 __clear_buddies_last(se);
4408
4409         if (cfs_rq->next == se)
4410                 __clear_buddies_next(se);
4411
4412         if (cfs_rq->skip == se)
4413                 __clear_buddies_skip(se);
4414 }
4415
4416 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4417
4418 static void
4419 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4420 {
4421         /*
4422          * Update run-time statistics of the 'current'.
4423          */
4424         update_curr(cfs_rq);
4425
4426         /*
4427          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4428          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4429          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4430          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4431          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4432          *     of its group cfs_rq.
4433          */
4434         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4435         se_update_runnable(se);
4436
4437         update_stats_dequeue_fair(cfs_rq, se, flags);
4438
4439         clear_buddies(cfs_rq, se);
4440
4441         if (se != cfs_rq->curr)
4442                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4443         se->on_rq = 0;
4444         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4445
4446         /*
4447          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4448          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4449          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4450          * can move min_vruntime forward still more.
4451          */
4452         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4453                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4454
4455         /* return excess runtime on last dequeue */
4456         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4457
4458         update_cfs_group(se);
4459
4460         /*
4461          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4462          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4463          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4464          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4465          */
4466         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4467                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4468 }
4469
4470 /*
4471  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4472  */
4473 static void
4474 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4475 {
4476         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4477         struct sched_entity *se;
4478         s64 delta;
4479
4480         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4481         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4482         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4483                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4484                 /*
4485                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4486                  * re-elected due to buddy favours.
4487                  */
4488                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4489                 return;
4490         }
4491
4492         /*
4493          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4494          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4495          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4496          */
4497         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4498                 return;
4499
4500         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4501         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4502
4503         if (delta < 0)
4504                 return;
4505
4506         if (delta > ideal_runtime)
4507                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4508 }
4509
4510 static void
4511 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4512 {
4513         clear_buddies(cfs_rq, se);
4514
4515         /* 'current' is not kept within the tree. */
4516         if (se->on_rq) {
4517                 /*
4518                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4519                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4520                  * runqueue.
4521                  */
4522                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
4523                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4524                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4525         }
4526
4527         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4528         cfs_rq->curr = se;
4529
4530         /*
4531          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4532          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4533          * when there are only lesser-weight tasks around):
4534          */
4535         if (schedstat_enabled() &&
4536             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4537                 struct sched_statistics *stats;
4538
4539                 stats = __schedstats_from_se(se);
4540                 __schedstat_set(stats->slice_max,
4541                                 max((u64)stats->slice_max,
4542                                     se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4543         }
4544
4545         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4546 }
4547
4548 static int
4549 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4550
4551 /*
4552  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4553  * 1) keep things fair between processes/task groups
4554  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4555  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4556  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4557  */
4558 static struct sched_entity *
4559 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4560 {
4561         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4562         struct sched_entity *se;
4563
4564         /*
4565          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4566          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4567          */
4568         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4569                 left = curr;
4570
4571         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4572
4573         /*
4574          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4575          * be done without getting too unfair.
4576          */
4577         if (cfs_rq->skip && cfs_rq->skip == se) {
4578                 struct sched_entity *second;
4579
4580                 if (se == curr) {
4581                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4582                 } else {
4583                         second = __pick_next_entity(se);
4584                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4585                                 second = curr;
4586                 }
4587
4588                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4589                         se = second;
4590         }
4591
4592         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1) {
4593                 /*
4594                  * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4595                  */
4596                 se = cfs_rq->next;
4597         } else if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1) {
4598                 /*
4599                  * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4600                  */
4601                 se = cfs_rq->last;
4602         }
4603
4604         return se;
4605 }
4606
4607 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4608
4609 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4610 {
4611         /*
4612          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4613          * was not called and update_curr() has to be done:
4614          */
4615         if (prev->on_rq)
4616                 update_curr(cfs_rq);
4617
4618         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4619         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4620
4621         check_spread(cfs_rq, prev);
4622
4623         if (prev->on_rq) {
4624                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, prev);
4625                 /* Put 'current' back into the tree. */
4626                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4627                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4628                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4629         }
4630         cfs_rq->curr = NULL;
4631 }
4632
4633 static void
4634 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4635 {
4636         /*
4637          * Update run-time statistics of the 'current'.
4638          */
4639         update_curr(cfs_rq);
4640
4641         /*
4642          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4643          */
4644         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4645         update_cfs_group(curr);
4646
4647 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4648         /*
4649          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4650          * validating it and just reschedule.
4651          */
4652         if (queued) {
4653                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4654                 return;
4655         }
4656         /*
4657          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4658          */
4659         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4660                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4661                 return;
4662 #endif
4663
4664         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4665                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4666 }
4667
4668
4669 /**************************************************
4670  * CFS bandwidth control machinery
4671  */
4672
4673 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4674
4675 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4676 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4677
4678 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4679 {
4680         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4681 }
4682
4683 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4684 {
4685         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4686 }
4687
4688 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4689 {
4690         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4691 }
4692 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4693 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4694 {
4695         return true;
4696 }
4697
4698 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4699 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4700 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4701
4702 /*
4703  * default period for cfs group bandwidth.
4704  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4705  */
4706 static inline u64 default_cfs_period(void)
4707 {
4708         return 100000000ULL;
4709 }
4710
4711 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4712 {
4713         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4714 }
4715
4716 /*
4717  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
4718  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
4719  * around rq->lock.
4720  *
4721  * requires cfs_b->lock
4722  */
4723 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4724 {
4725         s64 runtime;
4726
4727         if (unlikely(cfs_b->quota == RUNTIME_INF))
4728                 return;
4729
4730         cfs_b->runtime += cfs_b->quota;
4731         runtime = cfs_b->runtime_snap - cfs_b->runtime;
4732         if (runtime > 0) {
4733                 cfs_b->burst_time += runtime;
4734                 cfs_b->nr_burst++;
4735         }
4736
4737         cfs_b->runtime = min(cfs_b->runtime, cfs_b->quota + cfs_b->burst);
4738         cfs_b->runtime_snap = cfs_b->runtime;
4739 }
4740
4741 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4742 {
4743         return &tg->cfs_bandwidth;
4744 }
4745
4746 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4747 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4748                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
4749 {
4750         u64 min_amount, amount = 0;
4751
4752         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4753
4754         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4755         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
4756
4757         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4758                 amount = min_amount;
4759         else {
4760                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4761
4762                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4763                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4764                         cfs_b->runtime -= amount;
4765                         cfs_b->idle = 0;
4766                 }
4767         }
4768
4769         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4770
4771         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4772 }
4773
4774 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4775 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4776 {
4777         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4778         int ret;
4779
4780         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4781         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
4782         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4783
4784         return ret;
4785 }
4786
4787 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4788 {
4789         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4790         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4791
4792         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4793                 return;
4794
4795         if (cfs_rq->throttled)
4796                 return;
4797         /*
4798          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4799          * hierarchy can be throttled
4800          */
4801         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4802                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4803 }
4804
4805 static __always_inline
4806 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4807 {
4808         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4809                 return;
4810
4811         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4812 }
4813
4814 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4815 {
4816         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4817 }
4818
4819 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4820 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4821 {
4822         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4823 }
4824
4825 /*
4826  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4827  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4828  * load-balance operations.
4829  */
4830 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4831                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4832 {
4833         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4834
4835         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4836         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4837
4838         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4839                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4840 }
4841
4842 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4843 {
4844         struct rq *rq = data;
4845         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4846
4847         cfs_rq->throttle_count--;
4848         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4849                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4850                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4851
4852                 /* Add cfs_rq with load or one or more already running entities to the list */
4853                 if (!cfs_rq_is_decayed(cfs_rq) || cfs_rq->nr_running)
4854                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4855         }
4856
4857         return 0;
4858 }
4859
4860 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4861 {
4862         struct rq *rq = data;
4863         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4864
4865         /* group is entering throttled state, stop time */
4866         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4867                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4868                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4869         }
4870         cfs_rq->throttle_count++;
4871
4872         return 0;
4873 }
4874
4875 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4876 {
4877         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4878         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4879         struct sched_entity *se;
4880         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
4881
4882         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4883         /* This will start the period timer if necessary */
4884         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
4885                 /*
4886                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
4887                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
4888                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
4889                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
4890                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
4891                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
4892                  */
4893                 dequeue = 0;
4894         } else {
4895                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
4896                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4897         }
4898         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4899
4900         if (!dequeue)
4901                 return false;  /* Throttle no longer required. */
4902
4903         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4904
4905         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4906         rcu_read_lock();
4907         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4908         rcu_read_unlock();
4909
4910         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4911         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4912         for_each_sched_entity(se) {
4913                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4914                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4915                 if (!se->on_rq)
4916                         goto done;
4917
4918                 dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4919
4920                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
4921                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4922
4923                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4924                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4925
4926                 if (qcfs_rq->load.weight) {
4927                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4928                         se = parent_entity(se);
4929                         break;
4930                 }
4931         }
4932
4933         for_each_sched_entity(se) {
4934                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4935                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4936                 if (!se->on_rq)
4937                         goto done;
4938
4939                 update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
4940                 se_update_runnable(se);
4941
4942                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
4943                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4944
4945                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4946                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4947         }
4948
4949         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
4950         sub_nr_running(rq, task_delta);
4951
4952 done:
4953         /*
4954          * Note: distribution will already see us throttled via the
4955          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
4956          */
4957         cfs_rq->throttled = 1;
4958         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4959         return true;
4960 }
4961
4962 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4963 {
4964         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4965         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4966         struct sched_entity *se;
4967         long task_delta, idle_task_delta;
4968
4969         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4970
4971         cfs_rq->throttled = 0;
4972
4973         update_rq_clock(rq);
4974
4975         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4976         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4977         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4978         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4979
4980         /* update hierarchical throttle state */
4981         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4982
4983         /* Nothing to run but something to decay (on_list)? Complete the branch */
4984         if (!cfs_rq->load.weight) {
4985                 if (cfs_rq->on_list)
4986                         goto unthrottle_throttle;
4987                 return;
4988         }
4989
4990         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4991         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4992         for_each_sched_entity(se) {
4993                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4994
4995                 if (se->on_rq)
4996                         break;
4997                 enqueue_entity(qcfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4998
4999                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5000                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5001
5002                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5003                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5004
5005                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5006                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5007                         goto unthrottle_throttle;
5008         }
5009
5010         for_each_sched_entity(se) {
5011                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5012
5013                 update_load_avg(qcfs_rq, se, UPDATE_TG);
5014                 se_update_runnable(se);
5015
5016                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5017                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5018
5019                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5020                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5021
5022                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5023                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5024                         goto unthrottle_throttle;
5025
5026                 /*
5027                  * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
5028                  * list. Add it back to not break the leaf list.
5029                  */
5030                 if (throttled_hierarchy(qcfs_rq))
5031                         list_add_leaf_cfs_rq(qcfs_rq);
5032         }
5033
5034         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5035         add_nr_running(rq, task_delta);
5036
5037 unthrottle_throttle:
5038         /*
5039          * The cfs_rq_throttled() breaks in the above iteration can result in
5040          * incomplete leaf list maintenance, resulting in triggering the
5041          * assertion below.
5042          */
5043         for_each_sched_entity(se) {
5044                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5045
5046                 if (list_add_leaf_cfs_rq(qcfs_rq))
5047                         break;
5048         }
5049
5050         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5051
5052         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
5053         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
5054                 resched_curr(rq);
5055 }
5056
5057 static void distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5058 {
5059         struct cfs_rq *cfs_rq;
5060         u64 runtime, remaining = 1;
5061
5062         rcu_read_lock();
5063         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
5064                                 throttled_list) {
5065                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5066                 struct rq_flags rf;
5067
5068                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
5069                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5070                         goto next;
5071
5072                 /* By the above check, this should never be true */
5073                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
5074
5075                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5076                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
5077                 if (runtime > cfs_b->runtime)
5078                         runtime = cfs_b->runtime;
5079                 cfs_b->runtime -= runtime;
5080                 remaining = cfs_b->runtime;
5081                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5082
5083                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
5084
5085                 /* we check whether we're throttled above */
5086                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
5087                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5088
5089 next:
5090                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
5091
5092                 if (!remaining)
5093                         break;
5094         }
5095         rcu_read_unlock();
5096 }
5097
5098 /*
5099  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
5100  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
5101  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
5102  * used to track this state.
5103  */
5104 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
5105 {
5106         int throttled;
5107
5108         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
5109         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5110                 goto out_deactivate;
5111
5112         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5113         cfs_b->nr_periods += overrun;
5114
5115         /* Refill extra burst quota even if cfs_b->idle */
5116         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
5117
5118         /*
5119          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
5120          * we're going inactive then everything else can be deferred
5121          */
5122         if (cfs_b->idle && !throttled)
5123                 goto out_deactivate;
5124
5125         if (!throttled) {
5126                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
5127                 cfs_b->idle = 1;
5128                 return 0;
5129         }
5130
5131         /* account preceding periods in which throttling occurred */
5132         cfs_b->nr_throttled += overrun;
5133
5134         /*
5135          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
5136          */
5137         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
5138                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5139                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
5140                 distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5141                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5142
5143                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5144         }
5145
5146         /*
5147          * While we are ensured activity in the period following an
5148          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
5149          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
5150          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
5151          */
5152         cfs_b->idle = 0;
5153
5154         return 0;
5155
5156 out_deactivate:
5157         return 1;
5158 }
5159
5160 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
5161 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
5162 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
5163 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
5164 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
5165 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
5166
5167 /*
5168  * Are we near the end of the current quota period?
5169  *
5170  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
5171  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
5172  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
5173  */
5174 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
5175 {
5176         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
5177         s64 remaining;
5178
5179         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
5180         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
5181                 return 1;
5182
5183         /* is a quota refresh about to occur? */
5184         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
5185         if (remaining < (s64)min_expire)
5186                 return 1;
5187
5188         return 0;
5189 }
5190
5191 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5192 {
5193         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
5194
5195         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
5196         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
5197                 return;
5198
5199         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
5200         if (cfs_b->slack_started)
5201                 return;
5202         cfs_b->slack_started = true;
5203
5204         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
5205                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
5206                         HRTIMER_MODE_REL);
5207 }
5208
5209 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
5210 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5211 {
5212         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5213         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
5214
5215         if (slack_runtime <= 0)
5216                 return;
5217
5218         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5219         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
5220                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5221
5222                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5223                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5224                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5225                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5226         }
5227         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5228
5229         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5230         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5231 }
5232
5233 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5234 {
5235         if (!cfs_bandwidth_used())
5236                 return;
5237
5238         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5239                 return;
5240
5241         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5242 }
5243
5244 /*
5245  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5246  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5247  */
5248 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5249 {
5250         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5251         unsigned long flags;
5252
5253         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5254         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5255         cfs_b->slack_started = false;
5256
5257         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5258                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5259                 return;
5260         }
5261
5262         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5263                 runtime = cfs_b->runtime;
5264
5265         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5266
5267         if (!runtime)
5268                 return;
5269
5270         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5271 }
5272
5273 /*
5274  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5275  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5276  * runtime as update_curr() throttling can not trigger until it's on-rq.
5277  */
5278 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5279 {
5280         if (!cfs_bandwidth_used())
5281                 return;
5282
5283         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5284         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5285                 return;
5286
5287         /* ensure the group is not already throttled */
5288         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5289                 return;
5290
5291         /* update runtime allocation */
5292         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5293         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5294                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5295 }
5296
5297 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5298 {
5299         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5300
5301         if (!cfs_bandwidth_used())
5302                 return;
5303
5304         if (!tg->parent)
5305                 return;
5306
5307         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5308         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5309
5310         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5311         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
5312 }
5313
5314 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5315 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5316 {
5317         if (!cfs_bandwidth_used())
5318                 return false;
5319
5320         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5321                 return false;
5322
5323         /*
5324          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5325          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5326          */
5327         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5328                 return true;
5329
5330         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5331 }
5332
5333 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5334 {
5335         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5336                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5337
5338         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5339
5340         return HRTIMER_NORESTART;
5341 }
5342
5343 extern const u64 max_cfs_quota_period;
5344
5345 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5346 {
5347         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5348                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5349         unsigned long flags;
5350         int overrun;
5351         int idle = 0;
5352         int count = 0;
5353
5354         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5355         for (;;) {
5356                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5357                 if (!overrun)
5358                         break;
5359
5360                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
5361
5362                 if (++count > 3) {
5363                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
5364
5365                         /*
5366                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
5367                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
5368                          * to fail.
5369                          */
5370                         new = old * 2;
5371                         if (new < max_cfs_quota_period) {
5372                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
5373                                 cfs_b->quota *= 2;
5374                                 cfs_b->burst *= 2;
5375
5376                                 pr_warn_ratelimited(
5377         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5378                                         smp_processor_id(),
5379                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
5380                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5381                         } else {
5382                                 pr_warn_ratelimited(
5383         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5384                                         smp_processor_id(),
5385                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
5386                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5387                         }
5388
5389                         /* reset count so we don't come right back in here */
5390                         count = 0;
5391                 }
5392         }
5393         if (idle)
5394                 cfs_b->period_active = 0;
5395         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5396
5397         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5398 }
5399
5400 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5401 {
5402         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5403         cfs_b->runtime = 0;
5404         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5405         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5406         cfs_b->burst = 0;
5407
5408         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5409         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5410         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5411         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5412         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5413         cfs_b->slack_started = false;
5414 }
5415
5416 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5417 {
5418         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5419         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5420 }
5421
5422 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5423 {
5424         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5425
5426         if (cfs_b->period_active)
5427                 return;
5428
5429         cfs_b->period_active = 1;
5430         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5431         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5432 }
5433
5434 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5435 {
5436         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5437         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5438                 return;
5439
5440         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5441         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5442 }
5443
5444 /*
5445  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5446  *
5447  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5448  * bits doesn't do much.
5449  */
5450
5451 /* cpu online callback */
5452 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5453 {
5454         struct task_group *tg;
5455
5456         lockdep_assert_rq_held(rq);
5457
5458         rcu_read_lock();
5459         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5460                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5461                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5462
5463                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5464                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5465                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5466         }
5467         rcu_read_unlock();
5468 }
5469
5470 /* cpu offline callback */
5471 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5472 {
5473         struct task_group *tg;
5474
5475         lockdep_assert_rq_held(rq);
5476
5477         rcu_read_lock();
5478         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5479                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5480
5481                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5482                         continue;
5483
5484                 /*
5485                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5486                  * there's some valid quota amount
5487                  */
5488                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5489                 /*
5490                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5491                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5492                  */
5493                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5494
5495                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5496                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5497         }
5498         rcu_read_unlock();
5499 }
5500
5501 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5502
5503 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5504 {
5505         return false;
5506 }
5507
5508 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5509 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5510 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5511 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5512 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5513
5514 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5515 {
5516         return 0;
5517 }
5518
5519 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5520 {
5521         return 0;
5522 }
5523
5524 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5525                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5526 {
5527         return 0;
5528 }
5529
5530 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5531
5532 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5533 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5534 #endif
5535
5536 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5537 {
5538         return NULL;
5539 }
5540 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5541 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5542 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5543
5544 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5545
5546 /**************************************************
5547  * CFS operations on tasks:
5548  */
5549
5550 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5551 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5552 {
5553         struct sched_entity *se = &p->se;
5554         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5555
5556         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5557
5558         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5559                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5560                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5561                 s64 delta = slice - ran;
5562
5563                 if (delta < 0) {
5564                         if (task_current(rq, p))
5565                                 resched_curr(rq);
5566                         return;
5567                 }
5568                 hrtick_start(rq, delta);
5569         }
5570 }
5571
5572 /*
5573  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5574  * current task is from our class and nr_running is low enough
5575  * to matter.
5576  */
5577 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5578 {
5579         struct task_struct *curr = rq->curr;
5580
5581         if (!hrtick_enabled_fair(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5582                 return;
5583
5584         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5585                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5586 }
5587 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5588 static inline void
5589 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5590 {
5591 }
5592
5593 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5594 {
5595 }
5596 #endif
5597
5598 #ifdef CONFIG_SMP
5599 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5600 {
5601         return !fits_capacity(cpu_util_cfs(cpu), capacity_of(cpu));
5602 }
5603
5604 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5605 {
5606         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
5607                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5608                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
5609         }
5610 }
5611 #else
5612 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5613 #endif
5614
5615 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
5616 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
5617 {
5618         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
5619                         rq->nr_running);
5620 }
5621
5622 /*
5623  * Returns true if cfs_rq only has SCHED_IDLE entities enqueued. Note the use
5624  * of idle_nr_running, which does not consider idle descendants of normal
5625  * entities.
5626  */
5627 static bool sched_idle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5628 {
5629         return cfs_rq->nr_running &&
5630                 cfs_rq->nr_running == cfs_rq->idle_nr_running;
5631 }
5632
5633 #ifdef CONFIG_SMP
5634 static int sched_idle_cpu(int cpu)
5635 {
5636         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
5637 }
5638 #endif
5639
5640 /*
5641  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5642  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5643  * then put the task into the rbtree:
5644  */
5645 static void
5646 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5647 {
5648         struct cfs_rq *cfs_rq;
5649         struct sched_entity *se = &p->se;
5650         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5651         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
5652
5653         /*
5654          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5655          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5656          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5657          * estimated utilization, before we update schedutil.
5658          */
5659         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5660
5661         /*
5662          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5663          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5664          * passed.
5665          */
5666         if (p->in_iowait)
5667                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5668
5669         for_each_sched_entity(se) {
5670                 if (se->on_rq)
5671                         break;
5672                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5673                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5674
5675                 cfs_rq->h_nr_running++;
5676                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5677
5678                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5679                         idle_h_nr_running = 1;
5680
5681                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5682                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5683                         goto enqueue_throttle;
5684
5685                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5686         }
5687
5688         for_each_sched_entity(se) {
5689                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5690
5691                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5692                 se_update_runnable(se);
5693                 update_cfs_group(se);
5694
5695                 cfs_rq->h_nr_running++;
5696                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5697
5698                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5699                         idle_h_nr_running = 1;
5700
5701                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5702                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5703                         goto enqueue_throttle;
5704
5705                /*
5706                 * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
5707                 * list. Add it back to not break the leaf list.
5708                 */
5709                if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5710                        list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5711         }
5712
5713         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5714         add_nr_running(rq, 1);
5715
5716         /*
5717          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5718          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5719          * ability to cross the overutilized threshold, which will
5720          * result in the load balancer ruining all the task placement
5721          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5722          * for the first enqueue operation of new tasks during the
5723          * overutilized flag detection.
5724          *
5725          * A better way of solving this problem would be to wait for
5726          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5727          * into account, but that is not straightforward to implement,
5728          * and the following generally works well enough in practice.
5729          */
5730         if (!task_new)
5731                 update_overutilized_status(rq);
5732
5733 enqueue_throttle:
5734         if (cfs_bandwidth_used()) {
5735                 /*
5736                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5737                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5738                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5739                  * below.
5740                  */
5741                 for_each_sched_entity(se) {
5742                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5743
5744                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5745                                 break;
5746                 }
5747         }
5748
5749         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5750
5751         hrtick_update(rq);
5752 }
5753
5754 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5755
5756 /*
5757  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5758  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5759  * update the fair scheduling stats:
5760  */
5761 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5762 {
5763         struct cfs_rq *cfs_rq;
5764         struct sched_entity *se = &p->se;
5765         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5766         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5767         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
5768
5769         util_est_dequeue(&rq->cfs, p);
5770
5771         for_each_sched_entity(se) {
5772                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5773                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5774
5775                 cfs_rq->h_nr_running--;
5776                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5777
5778                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5779                         idle_h_nr_running = 1;
5780
5781                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5782                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5783                         goto dequeue_throttle;
5784
5785                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5786                 if (cfs_rq->load.weight) {
5787                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5788                         se = parent_entity(se);
5789                         /*
5790                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5791                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5792                          */
5793                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5794                                 set_next_buddy(se);
5795                         break;
5796                 }
5797                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5798         }
5799
5800         for_each_sched_entity(se) {
5801                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5802
5803                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5804                 se_update_runnable(se);
5805                 update_cfs_group(se);
5806
5807                 cfs_rq->h_nr_running--;
5808                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5809
5810                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5811                         idle_h_nr_running = 1;
5812
5813                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5814                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5815                         goto dequeue_throttle;
5816
5817         }
5818
5819         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5820         sub_nr_running(rq, 1);
5821
5822         /* balance early to pull high priority tasks */
5823         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
5824                 rq->next_balance = jiffies;
5825
5826 dequeue_throttle:
5827         util_est_update(&rq->cfs, p, task_sleep);
5828         hrtick_update(rq);
5829 }
5830
5831 #ifdef CONFIG_SMP
5832
5833 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5834 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5835 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5836
5837 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5838
5839 static struct {
5840         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5841         atomic_t nr_cpus;
5842         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5843         int needs_update;               /* Newly idle CPUs need their next_balance collated */
5844         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5845         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5846 } nohz ____cacheline_aligned;
5847
5848 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5849
5850 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
5851 {
5852         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
5853 }
5854
5855 /*
5856  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
5857  * @cpu: the CPU which load is requested
5858  * @p: the task which load should be discounted
5859  *
5860  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
5861  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
5862  * CPU.
5863  *
5864  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
5865  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
5866  * load.
5867  */
5868 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5869 {
5870         struct cfs_rq *cfs_rq;
5871         unsigned int load;
5872
5873         /* Task has no contribution or is new */
5874         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5875                 return cpu_load(rq);
5876
5877         cfs_rq = &rq->cfs;
5878         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
5879
5880         /* Discount task's util from CPU's util */
5881         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
5882
5883         return load;
5884 }
5885
5886 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
5887 {
5888         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
5889 }
5890
5891 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5892 {
5893         struct cfs_rq *cfs_rq;
5894         unsigned int runnable;
5895
5896         /* Task has no contribution or is new */
5897         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5898                 return cpu_runnable(rq);
5899
5900         cfs_rq = &rq->cfs;
5901         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
5902
5903         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
5904         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
5905
5906         return runnable;
5907 }
5908
5909 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5910 {
5911         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5912 }
5913
5914 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5915 {
5916         /*
5917          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5918          * jiffy will not have built up many flips.
5919          */
5920         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5921                 current->wakee_flips >>= 1;
5922                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5923         }
5924
5925         if (current->last_wakee != p) {
5926                 current->last_wakee = p;
5927                 current->wakee_flips++;
5928         }
5929 }
5930
5931 /*
5932  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5933  *
5934  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5935  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5936  *
5937  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5938  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5939  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5940  *
5941  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5942  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5943  *
5944  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5945  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5946  * socket size.
5947  */
5948 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5949 {
5950         unsigned int master = current->wakee_flips;
5951         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5952         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
5953
5954         if (master < slave)
5955                 swap(master, slave);
5956         if (slave < factor || master < slave * factor)
5957                 return 0;
5958         return 1;
5959 }
5960
5961 /*
5962  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5963  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5964  * CPU.
5965  *
5966  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5967  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5968  *
5969  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5970  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5971  *                        for the overloaded case.
5972  */
5973 static int
5974 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5975 {
5976         /*
5977          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5978          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5979          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5980          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5981          *
5982          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5983          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5984          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5985          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5986          * on one CPU.
5987          */
5988         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5989                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5990
5991         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5992                 return this_cpu;
5993
5994         if (available_idle_cpu(prev_cpu))
5995                 return prev_cpu;
5996
5997         return nr_cpumask_bits;
5998 }
5999
6000 static int
6001 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6002                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6003 {
6004         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
6005         unsigned long task_load;
6006
6007         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
6008
6009         if (sync) {
6010                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
6011
6012                 if (current_load > this_eff_load)
6013                         return this_cpu;
6014
6015                 this_eff_load -= current_load;
6016         }
6017
6018         task_load = task_h_load(p);
6019
6020         this_eff_load += task_load;
6021         if (sched_feat(WA_BIAS))
6022                 this_eff_load *= 100;
6023         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
6024
6025         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
6026         prev_eff_load -= task_load;
6027         if (sched_feat(WA_BIAS))
6028                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
6029         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
6030
6031         /*
6032          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
6033          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
6034          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
6035          * idle.
6036          */
6037         if (sync)
6038                 prev_eff_load += 1;
6039
6040         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
6041 }
6042
6043 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6044                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6045 {
6046         int target = nr_cpumask_bits;
6047
6048         if (sched_feat(WA_IDLE))
6049                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
6050
6051         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
6052                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
6053
6054         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine_attempts);
6055         if (target == nr_cpumask_bits)
6056                 return prev_cpu;
6057
6058         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
6059         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine);
6060         return target;
6061 }
6062
6063 static struct sched_group *
6064 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
6065
6066 /*
6067  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
6068  */
6069 static int
6070 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
6071 {
6072         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
6073         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
6074         u64 latest_idle_timestamp = 0;
6075         int least_loaded_cpu = this_cpu;
6076         int shallowest_idle_cpu = -1;
6077         int i;
6078
6079         /* Check if we have any choice: */
6080         if (group->group_weight == 1)
6081                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
6082
6083         /* Traverse only the allowed CPUs */
6084         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
6085                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6086
6087                 if (!sched_core_cookie_match(rq, p))
6088                         continue;
6089
6090                 if (sched_idle_cpu(i))
6091                         return i;
6092
6093                 if (available_idle_cpu(i)) {
6094                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
6095                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
6096                                 /*
6097                                  * We give priority to a CPU whose idle state
6098                                  * has the smallest exit latency irrespective
6099                                  * of any idle timestamp.
6100                                  */
6101                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
6102                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6103                                 shallowest_idle_cpu = i;
6104                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
6105                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
6106                                 /*
6107                                  * If equal or no active idle state, then
6108                                  * the most recently idled CPU might have
6109                                  * a warmer cache.
6110                                  */
6111                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6112                                 shallowest_idle_cpu = i;
6113                         }
6114                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
6115                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
6116                         if (load < min_load) {
6117                                 min_load = load;
6118                                 least_loaded_cpu = i;
6119                         }
6120                 }
6121         }
6122
6123         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
6124 }
6125
6126 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6127                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
6128 {
6129         int new_cpu = cpu;
6130
6131         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
6132                 return prev_cpu;
6133
6134         /*
6135          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
6136          * prev_cpu's last_update_time.
6137          */
6138         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
6139                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6140
6141         while (sd) {
6142                 struct sched_group *group;
6143                 struct sched_domain *tmp;
6144                 int weight;
6145
6146                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6147                         sd = sd->child;
6148                         continue;
6149                 }
6150
6151                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
6152                 if (!group) {
6153                         sd = sd->child;
6154                         continue;
6155                 }
6156
6157                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6158                 if (new_cpu == cpu) {
6159                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6160                         sd = sd->child;
6161                         continue;
6162                 }
6163
6164                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6165                 cpu = new_cpu;
6166                 weight = sd->span_weight;
6167                 sd = NULL;
6168                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6169                         if (weight <= tmp->span_weight)
6170                                 break;
6171                         if (tmp->flags & sd_flag)
6172                                 sd = tmp;
6173                 }
6174         }
6175
6176         return new_cpu;
6177 }
6178
6179 static inline int __select_idle_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
6180 {
6181         if ((available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu)) &&
6182             sched_cpu_cookie_match(cpu_rq(cpu), p))
6183                 return cpu;
6184
6185         return -1;
6186 }
6187
6188 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6189 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
6190 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
6191
6192 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6193 {
6194         struct sched_domain_shared *sds;
6195
6196         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6197         if (sds)
6198                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6199 }
6200
6201 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6202 {
6203         struct sched_domain_shared *sds;
6204
6205         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6206         if (sds)
6207                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6208
6209         return def;
6210 }
6211
6212 /*
6213  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6214  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6215  *
6216  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6217  * state should be fairly cheap.
6218  */
6219 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6220 {
6221         int core = cpu_of(rq);
6222         int cpu;
6223
6224         rcu_read_lock();
6225         if (test_idle_cores(core, true))
6226                 goto unlock;
6227
6228         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6229                 if (cpu == core)
6230                         continue;
6231
6232                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6233                         goto unlock;
6234         }
6235
6236         set_idle_cores(core, 1);
6237 unlock:
6238         rcu_read_unlock();
6239 }
6240
6241 /*
6242  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6243  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6244  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6245  */
6246 static int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6247 {
6248         bool idle = true;
6249         int cpu;
6250
6251         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6252                 return __select_idle_cpu(core, p);
6253
6254         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6255                 if (!available_idle_cpu(cpu)) {
6256                         idle = false;
6257                         if (*idle_cpu == -1) {
6258                                 if (sched_idle_cpu(cpu) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
6259                                         *idle_cpu = cpu;
6260                                         break;
6261                                 }
6262                                 continue;
6263                         }
6264                         break;
6265                 }
6266                 if (*idle_cpu == -1 && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6267                         *idle_cpu = cpu;
6268         }
6269
6270         if (idle)
6271                 return core;
6272
6273         cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
6274         return -1;
6275 }
6276
6277 /*
6278  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6279  */
6280 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6281 {
6282         int cpu;
6283
6284         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6285                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr) ||
6286                     !cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
6287                         continue;
6288                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6289                         return cpu;
6290         }
6291
6292         return -1;
6293 }
6294
6295 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6296
6297 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6298 {
6299 }
6300
6301 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6302 {
6303         return def;
6304 }
6305
6306 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6307 {
6308         return __select_idle_cpu(core, p);
6309 }
6310
6311 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6312 {
6313         return -1;
6314 }
6315
6316 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6317
6318 /*
6319  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6320  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6321  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6322  */
6323 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, bool has_idle_core, int target)
6324 {
6325         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6326         int i, cpu, idle_cpu = -1, nr = INT_MAX;
6327         struct rq *this_rq = this_rq();
6328         int this = smp_processor_id();
6329         struct sched_domain *this_sd;
6330         u64 time = 0;
6331
6332         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6333         if (!this_sd)
6334                 return -1;
6335
6336         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6337
6338         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6339                 u64 avg_cost, avg_idle, span_avg;
6340                 unsigned long now = jiffies;
6341
6342                 /*
6343                  * If we're busy, the assumption that the last idle period
6344                  * predicts the future is flawed; age away the remaining
6345                  * predicted idle time.
6346                  */
6347                 if (unlikely(this_rq->wake_stamp < now)) {
6348                         while (this_rq->wake_stamp < now && this_rq->wake_avg_idle) {
6349                                 this_rq->wake_stamp++;
6350                                 this_rq->wake_avg_idle >>= 1;
6351                         }
6352                 }
6353
6354                 avg_idle = this_rq->wake_avg_idle;
6355                 avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6356
6357                 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6358                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6359                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6360                 else
6361                         nr = 4;
6362
6363                 time = cpu_clock(this);
6364         }
6365
6366         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target + 1) {
6367                 if (has_idle_core) {
6368                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
6369                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6370                                 return i;
6371
6372                 } else {
6373                         if (!--nr)
6374                                 return -1;
6375                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
6376                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
6377                                 break;
6378                 }
6379         }
6380
6381         if (has_idle_core)
6382                 set_idle_cores(target, false);
6383
6384         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6385                 time = cpu_clock(this) - time;
6386
6387                 /*
6388                  * Account for the scan cost of wakeups against the average
6389                  * idle time.
6390                  */
6391                 this_rq->wake_avg_idle -= min(this_rq->wake_avg_idle, time);
6392
6393                 update_avg(&this_sd->avg_scan_cost, time);
6394         }
6395
6396         return idle_cpu;
6397 }
6398
6399 /*
6400  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
6401  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
6402  * maximize capacity.
6403  */
6404 static int
6405 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6406 {
6407         unsigned long task_util, best_cap = 0;
6408         int cpu, best_cpu = -1;
6409         struct cpumask *cpus;
6410
6411         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6412         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6413
6414         task_util = uclamp_task_util(p);
6415
6416         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6417                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
6418
6419                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
6420                         continue;
6421                 if (fits_capacity(task_util, cpu_cap))
6422                         return cpu;
6423
6424                 if (cpu_cap > best_cap) {
6425                         best_cap = cpu_cap;
6426                         best_cpu = cpu;
6427                 }
6428         }
6429
6430         return best_cpu;
6431 }
6432
6433 static inline bool asym_fits_capacity(unsigned long task_util, int cpu)
6434 {
6435         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
6436                 return fits_capacity(task_util, capacity_of(cpu));
6437
6438         return true;
6439 }
6440
6441 /*
6442  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6443  */
6444 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6445 {
6446         bool has_idle_core = false;
6447         struct sched_domain *sd;
6448         unsigned long task_util;
6449         int i, recent_used_cpu;
6450
6451         /*
6452          * On asymmetric system, update task utilization because we will check
6453          * that the task fits with cpu's capacity.
6454          */
6455         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6456                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6457                 task_util = uclamp_task_util(p);
6458         }
6459
6460         /*
6461          * per-cpu select_idle_mask usage
6462          */
6463         lockdep_assert_irqs_disabled();
6464
6465         if ((available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target)) &&
6466             asym_fits_capacity(task_util, target))
6467                 return target;
6468
6469         /*
6470          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6471          */
6472         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
6473             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)) &&
6474             asym_fits_capacity(task_util, prev))
6475                 return prev;
6476
6477         /*
6478          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
6479          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
6480          * The assumption is that the wakee queued work for the
6481          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
6482          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
6483          * pattern is IO completions.
6484          */
6485         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
6486             in_task() &&
6487             prev == smp_processor_id() &&
6488             this_rq()->nr_running <= 1 &&
6489             asym_fits_capacity(task_util, prev)) {
6490                 return prev;
6491         }
6492
6493         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6494         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6495         p->recent_used_cpu = prev;
6496         if (recent_used_cpu != prev &&
6497             recent_used_cpu != target &&
6498             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6499             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
6500             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr) &&
6501             asym_fits_capacity(task_util, recent_used_cpu)) {
6502                 return recent_used_cpu;
6503         }
6504
6505         /*
6506          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
6507          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
6508          */
6509         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6510                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
6511                 /*
6512                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
6513                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
6514                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
6515                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
6516                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
6517                  * capacity path.
6518                  */
6519                 if (sd) {
6520                         i = select_idle_capacity(p, sd, target);
6521                         return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
6522                 }
6523         }
6524
6525         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6526         if (!sd)
6527                 return target;
6528
6529         if (sched_smt_active()) {
6530                 has_idle_core = test_idle_cores(target, false);
6531
6532                 if (!has_idle_core && cpus_share_cache(prev, target)) {
6533                         i = select_idle_smt(p, sd, prev);
6534                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6535                                 return i;
6536                 }
6537         }
6538
6539         i = select_idle_cpu(p, sd, has_idle_core, target);
6540         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6541                 return i;
6542
6543         return target;
6544 }
6545
6546 /*
6547  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6548  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6549  * @p: the task which utilization should be discounted
6550  *
6551  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6552  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6553  * execution on that CPU.
6554  *
6555  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6556  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6557  * contributing to the CPU utilization.
6558  */
6559 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6560 {
6561         struct cfs_rq *cfs_rq;
6562         unsigned int util;
6563
6564         /* Task has no contribution or is new */
6565         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6566                 return cpu_util_cfs(cpu);
6567
6568         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6569         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6570
6571         /* Discount task's util from CPU's util */
6572         lsub_positive(&util, task_util(p));
6573
6574         /*
6575          * Covered cases:
6576          *
6577          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6578          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6579          *    and thus we return:
6580          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6581          *
6582          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6583          *    IDLE, then:
6584          *      cpu_util >= task_util
6585          *      cpu_util > util_est (== 0)
6586          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6587          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6588          *
6589          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6590          *      util_est > cpu_util
6591          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6592          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6593          *    considering the expected utilization of tasks already
6594          *    runnable on that CPU.
6595          *
6596          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6597          * covered by the following code when estimated utilization is
6598          * enabled.
6599          */
6600         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6601                 unsigned int estimated =
6602                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6603
6604                 /*
6605                  * Despite the following checks we still have a small window
6606                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6607                  * races with LB's detach_task():
6608                  *
6609                  *   detach_task()
6610                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6611                  *     ---------------------------------- A
6612                  *     deactivate_task()                   \
6613                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6614                  *         util_est_dequeue()              /
6615                  *     ---------------------------------- B
6616                  *
6617                  * The additional check on "current == p" it's required to
6618                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6619                  * reducing the chances for the above race.
6620                  */
6621                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6622                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6623
6624                 util = max(util, estimated);
6625         }
6626
6627         /*
6628          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6629          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6630          * cpu_util.
6631          */
6632         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6633 }
6634
6635 /*
6636  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6637  * to @dst_cpu.
6638  */
6639 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6640 {
6641         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6642         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6643
6644         /*
6645          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6646          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6647          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6648          * util_avg should already be correct.
6649          */
6650         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6651                 lsub_positive(&util, task_util(p));
6652         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6653                 util += task_util(p);
6654
6655         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6656                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6657
6658                 /*
6659                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6660                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6661                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6662                  * cpu_util after the task has been enqueued.
6663                  */
6664                 if (dst_cpu == cpu)
6665                         util_est += _task_util_est(p);
6666
6667                 util = max(util, util_est);
6668         }
6669
6670         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6671 }
6672
6673 /*
6674  * compute_energy(): Estimates the energy that @pd would consume if @p was
6675  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6676  * landscape of @pd's CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6677  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6678  * task.
6679  */
6680 static long
6681 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6682 {
6683         struct cpumask *pd_mask = perf_domain_span(pd);
6684         unsigned long cpu_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpumask_first(pd_mask));
6685         unsigned long max_util = 0, sum_util = 0;
6686         unsigned long _cpu_cap = cpu_cap;
6687         int cpu;
6688
6689         _cpu_cap -= arch_scale_thermal_pressure(cpumask_first(pd_mask));
6690
6691         /*
6692          * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by CPUs
6693          * of another rd if they belong to the same pd. So, account for the
6694          * utilization of these CPUs too by masking pd with cpu_online_mask
6695          * instead of the rd span.
6696          *
6697          * If an entire pd is outside of the current rd, it will not appear in
6698          * its pd list and will not be accounted by compute_energy().
6699          */
6700         for_each_cpu_and(cpu, pd_mask, cpu_online_mask) {
6701                 unsigned long util_freq = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6702                 unsigned long cpu_util, util_running = util_freq;
6703                 struct task_struct *tsk = NULL;
6704
6705                 /*
6706                  * When @p is placed on @cpu:
6707                  *
6708                  * util_running = max(cpu_util, cpu_util_est) +
6709                  *                max(task_util, _task_util_est)
6710                  *
6711                  * while cpu_util_next is: max(cpu_util + task_util,
6712                  *                             cpu_util_est + _task_util_est)
6713                  */
6714                 if (cpu == dst_cpu) {
6715                         tsk = p;
6716                         util_running =
6717                                 cpu_util_next(cpu, p, -1) + task_util_est(p);
6718                 }
6719
6720                 /*
6721                  * Busy time computation: utilization clamping is not
6722                  * required since the ratio (sum_util / cpu_capacity)
6723                  * is already enough to scale the EM reported power
6724                  * consumption at the (eventually clamped) cpu_capacity.
6725                  */
6726                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util_running, cpu_cap,
6727                                               ENERGY_UTIL, NULL);
6728
6729                 sum_util += min(cpu_util, _cpu_cap);
6730
6731                 /*
6732                  * Performance domain frequency: utilization clamping
6733                  * must be considered since it affects the selection
6734                  * of the performance domain frequency.
6735                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
6736                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
6737                  */
6738                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util_freq, cpu_cap,
6739                                               FREQUENCY_UTIL, tsk);
6740                 max_util = max(max_util, min(cpu_util, _cpu_cap));
6741         }
6742
6743         return em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util, _cpu_cap);
6744 }
6745
6746 /*
6747  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6748  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6749  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6750  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6751  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6752  *
6753  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6754  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6755  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6756  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6757  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6758  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6759  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6760  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6761  * the best candidates of the performance domain.
6762  *
6763  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6764  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6765  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6766  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6767  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6768  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6769  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6770  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6771  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6772  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6773  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6774  *
6775  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6776  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6777  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6778  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6779  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6780  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6781  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6782  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6783  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6784  */
6785 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6786 {
6787         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
6788         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6789         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu, target = -1;
6790         unsigned long cpu_cap, util, base_energy = 0;
6791         struct sched_domain *sd;
6792         struct perf_domain *pd;
6793
6794         rcu_read_lock();
6795         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6796         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6797                 goto unlock;
6798
6799         /*
6800          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6801          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6802          */
6803         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6804         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6805                 sd = sd->parent;
6806         if (!sd)
6807                 goto unlock;
6808
6809         target = prev_cpu;
6810
6811         sync_entity_load_avg(&p->se);
6812         if (!task_util_est(p))
6813                 goto unlock;
6814
6815         for (; pd; pd = pd->next) {
6816                 unsigned long cur_delta, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6817                 bool compute_prev_delta = false;
6818                 unsigned long base_energy_pd;
6819                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6820
6821                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6822                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6823                                 continue;
6824
6825                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6826                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6827                         spare_cap = cpu_cap;
6828                         lsub_positive(&spare_cap, util);
6829
6830                         /*
6831                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
6832                          * IOW, placing the task there would make the CPU
6833                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
6834                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
6835                          * aligned with sched_cpu_util().
6836                          */
6837                         util = uclamp_rq_util_with(cpu_rq(cpu), util, p);
6838                         if (!fits_capacity(util, cpu_cap))
6839                                 continue;
6840
6841                         if (cpu == prev_cpu) {
6842                                 /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6843                                 compute_prev_delta = true;
6844                         } else if (spare_cap > max_spare_cap) {
6845                                 /*
6846                                  * Find the CPU with the maximum spare capacity
6847                                  * in the performance domain.
6848                                  */
6849                                 max_spare_cap = spare_cap;
6850                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6851                         }
6852                 }
6853
6854                 if (max_spare_cap_cpu < 0 && !compute_prev_delta)
6855                         continue;
6856
6857                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
6858                 base_energy_pd = compute_energy(p, -1, pd);
6859                 base_energy += base_energy_pd;
6860
6861                 /* Evaluate the energy impact of using prev_cpu. */
6862                 if (compute_prev_delta) {
6863                         prev_delta = compute_energy(p, prev_cpu, pd);
6864                         if (prev_delta < base_energy_pd)
6865                                 goto unlock;
6866                         prev_delta -= base_energy_pd;
6867                         best_delta = min(best_delta, prev_delta);
6868                 }
6869
6870                 /* Evaluate the energy impact of using max_spare_cap_cpu. */
6871                 if (max_spare_cap_cpu >= 0) {
6872                         cur_delta = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, pd);
6873                         if (cur_delta < base_energy_pd)
6874                                 goto unlock;
6875                         cur_delta -= base_energy_pd;
6876                         if (cur_delta < best_delta) {
6877                                 best_delta = cur_delta;
6878                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6879                         }
6880                 }
6881         }
6882         rcu_read_unlock();
6883
6884         /*
6885          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6886          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6887          */
6888         if ((prev_delta == ULONG_MAX) ||
6889             (prev_delta - best_delta) > ((prev_delta + base_energy) >> 4))
6890                 target = best_energy_cpu;
6891
6892         return target;
6893
6894 unlock:
6895         rcu_read_unlock();
6896
6897         return target;
6898 }
6899
6900 /*
6901  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6902  * that have the relevant SD flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6903  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6904  *
6905  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6906  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6907  *
6908  * Returns the target CPU number.
6909  */
6910 static int
6911 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int wake_flags)
6912 {
6913         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6914         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6915         int cpu = smp_processor_id();
6916         int new_cpu = prev_cpu;
6917         int want_affine = 0;
6918         /* SD_flags and WF_flags share the first nibble */
6919         int sd_flag = wake_flags & 0xF;
6920
6921         /*
6922          * required for stable ->cpus_allowed
6923          */
6924         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
6925         if (wake_flags & WF_TTWU) {
6926                 record_wakee(p);
6927
6928                 if (sched_energy_enabled()) {
6929                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6930                         if (new_cpu >= 0)
6931                                 return new_cpu;
6932                         new_cpu = prev_cpu;
6933                 }
6934
6935                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
6936         }
6937
6938         rcu_read_lock();
6939         for_each_domain(cpu, tmp) {
6940                 /*
6941                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6942                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6943                  */
6944                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6945                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6946                         if (cpu != prev_cpu)
6947                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6948
6949                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6950                         break;
6951                 }
6952
6953                 /*
6954                  * Usually only true for WF_EXEC and WF_FORK, as sched_domains
6955                  * usually do not have SD_BALANCE_WAKE set. That means wakeup
6956                  * will usually go to the fast path.
6957                  */
6958                 if (tmp->flags & sd_flag)
6959                         sd = tmp;
6960                 else if (!want_affine)
6961                         break;
6962         }
6963
6964         if (unlikely(sd)) {
6965                 /* Slow path */
6966                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6967         } else if (wake_flags & WF_TTWU) { /* XXX always ? */
6968                 /* Fast path */
6969                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6970         }
6971         rcu_read_unlock();
6972
6973         return new_cpu;
6974 }
6975
6976 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6977
6978 /*
6979  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6980  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6981  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6982  */
6983 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6984 {
6985         /*
6986          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6987          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6988          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6989          * the task on the new runqueue.
6990          */
6991         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING) {
6992                 struct sched_entity *se = &p->se;
6993                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6994                 u64 min_vruntime;
6995
6996 #ifndef CONFIG_64BIT
6997                 u64 min_vruntime_copy;
6998
6999                 do {
7000                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
7001                         smp_rmb();
7002                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
7003                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
7004 #else
7005                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
7006 #endif
7007
7008                 se->vruntime -= min_vruntime;
7009         }
7010
7011         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
7012                 /*
7013                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
7014                  * rq->lock and can modify state directly.
7015                  */
7016                 lockdep_assert_rq_held(task_rq(p));
7017                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
7018
7019         } else {
7020                 /*
7021                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
7022                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
7023                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
7024                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
7025                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
7026                  * sounds not bad.
7027                  */
7028                 remove_entity_load_avg(&p->se);
7029         }
7030
7031         /* Tell new CPU we are migrated */
7032         p->se.avg.last_update_time = 0;
7033
7034         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
7035         p->se.exec_start = 0;
7036
7037         update_scan_period(p, new_cpu);
7038 }
7039
7040 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
7041 {
7042         remove_entity_load_avg(&p->se);
7043 }
7044
7045 static int
7046 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7047 {
7048         if (rq->nr_running)
7049                 return 1;
7050
7051         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
7052 }
7053 #endif /* CONFIG_SMP */
7054
7055 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
7056 {
7057         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
7058
7059         /*
7060          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
7061          * to virtual-time in his units.
7062          *
7063          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
7064          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
7065          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
7066          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
7067          * be smaller, again penalizing the lighter task.
7068          *
7069          * This is especially important for buddies when the leftmost
7070          * task is higher priority than the buddy.
7071          */
7072         return calc_delta_fair(gran, se);
7073 }
7074
7075 /*
7076  * Should 'se' preempt 'curr'.
7077  *
7078  *             |s1
7079  *        |s2
7080  *   |s3
7081  *         g
7082  *      |<--->|c
7083  *
7084  *  w(c, s1) = -1
7085  *  w(c, s2) =  0
7086  *  w(c, s3) =  1
7087  *
7088  */
7089 static int
7090 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
7091 {
7092         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
7093
7094         if (vdiff <= 0)
7095                 return -1;
7096
7097         gran = wakeup_gran(se);
7098         if (vdiff > gran)
7099                 return 1;
7100
7101         return 0;
7102 }
7103
7104 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
7105 {
7106         for_each_sched_entity(se) {
7107                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7108                         return;
7109                 if (se_is_idle(se))
7110                         return;
7111                 cfs_rq_of(se)->last = se;
7112         }
7113 }
7114
7115 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
7116 {
7117         for_each_sched_entity(se) {
7118                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7119                         return;
7120                 if (se_is_idle(se))
7121                         return;
7122                 cfs_rq_of(se)->next = se;
7123         }
7124 }
7125
7126 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
7127 {
7128         for_each_sched_entity(se)
7129                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
7130 }
7131
7132 /*
7133  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
7134  */
7135 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
7136 {
7137         struct task_struct *curr = rq->curr;
7138         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
7139         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7140         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
7141         int next_buddy_marked = 0;
7142         int cse_is_idle, pse_is_idle;
7143
7144         if (unlikely(se == pse))
7145                 return;
7146
7147         /*
7148          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
7149          * unconditionally check_preempt_curr() after an enqueue (which may have
7150          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
7151          * next-buddy nomination below.
7152          */
7153         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
7154                 return;
7155
7156         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
7157                 set_next_buddy(pse);
7158                 next_buddy_marked = 1;
7159         }
7160
7161         /*
7162          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
7163          * wake up path.
7164          *
7165          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
7166          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
7167          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
7168          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
7169          * below.
7170          */
7171         if (test_tsk_need_resched(curr))
7172                 return;
7173
7174         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
7175         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
7176             likely(!task_has_idle_policy(p)))
7177                 goto preempt;
7178
7179         /*
7180          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
7181          * is driven by the tick):
7182          */
7183         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
7184                 return;
7185
7186         find_matching_se(&se, &pse);
7187         BUG_ON(!pse);
7188
7189         cse_is_idle = se_is_idle(se);
7190         pse_is_idle = se_is_idle(pse);
7191
7192         /*
7193          * Preempt an idle group in favor of a non-idle group (and don't preempt
7194          * in the inverse case).
7195          */
7196         if (cse_is_idle && !pse_is_idle)
7197                 goto preempt;
7198         if (cse_is_idle != pse_is_idle)
7199                 return;
7200
7201         update_curr(cfs_rq_of(se));
7202         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
7203                 /*
7204                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
7205                  * triggering this preemption.
7206                  */
7207                 if (!next_buddy_marked)
7208                         set_next_buddy(pse);
7209                 goto preempt;
7210         }
7211
7212         return;
7213
7214 preempt:
7215         resched_curr(rq);
7216         /*
7217          * Only set the backward buddy when the current task is still
7218          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
7219          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
7220          * point, either of which can * drop the rq lock.
7221          *
7222          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
7223          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
7224          */
7225         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
7226                 return;
7227
7228         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
7229                 set_last_buddy(se);
7230 }
7231
7232 #ifdef CONFIG_SMP
7233 static struct task_struct *pick_task_fair(struct rq *rq)
7234 {
7235         struct sched_entity *se;
7236         struct cfs_rq *cfs_rq;
7237
7238 again:
7239         cfs_rq = &rq->cfs;
7240         if (!cfs_rq->nr_running)
7241                 return NULL;
7242
7243         do {
7244                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7245
7246                 /* When we pick for a remote RQ, we'll not have done put_prev_entity() */
7247                 if (curr) {
7248                         if (curr->on_rq)
7249                                 update_curr(cfs_rq);
7250                         else
7251                                 curr = NULL;
7252
7253                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
7254                                 goto again;
7255                 }
7256
7257                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7258                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7259         } while (cfs_rq);
7260
7261         return task_of(se);
7262 }
7263 #endif
7264
7265 struct task_struct *
7266 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7267 {
7268         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7269         struct sched_entity *se;
7270         struct task_struct *p;
7271         int new_tasks;
7272
7273 again:
7274         if (!sched_fair_runnable(rq))
7275                 goto idle;
7276
7277 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7278         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
7279                 goto simple;
7280
7281         /*
7282          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
7283          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
7284          *
7285          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
7286          * hierarchy, only change the part that actually changes.
7287          */
7288
7289         do {
7290                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7291
7292                 /*
7293                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
7294                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
7295                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
7296                  * forget we've ever seen it.
7297                  */
7298                 if (curr) {
7299                         if (curr->on_rq)
7300                                 update_curr(cfs_rq);
7301                         else
7302                                 curr = NULL;
7303
7304                         /*
7305                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
7306                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
7307                          * Therefore the nr_running test will indeed
7308                          * be correct.
7309                          */
7310                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
7311                                 cfs_rq = &rq->cfs;
7312
7313                                 if (!cfs_rq->nr_running)
7314                                         goto idle;
7315
7316                                 goto simple;
7317                         }
7318                 }
7319
7320                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7321                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7322         } while (cfs_rq);
7323
7324         p = task_of(se);
7325
7326         /*
7327          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7328          * is a different task than we started out with, try and touch the
7329          * least amount of cfs_rqs.
7330          */
7331         if (prev != p) {
7332                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7333
7334                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7335                         int se_depth = se->depth;
7336                         int pse_depth = pse->depth;
7337
7338                         if (se_depth <= pse_depth) {
7339                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7340                                 pse = parent_entity(pse);
7341                         }
7342                         if (se_depth >= pse_depth) {
7343                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7344                                 se = parent_entity(se);
7345                         }
7346                 }
7347
7348                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7349                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7350         }
7351
7352         goto done;
7353 simple:
7354 #endif
7355         if (prev)
7356                 put_prev_task(rq, prev);
7357
7358         do {
7359                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7360                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7361                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7362         } while (cfs_rq);
7363
7364         p = task_of(se);
7365
7366 done: __maybe_unused;
7367 #ifdef CONFIG_SMP
7368         /*
7369          * Move the next running task to the front of
7370          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7371          * one.
7372          */
7373         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7374 #endif
7375
7376         if (hrtick_enabled_fair(rq))
7377                 hrtick_start_fair(rq, p);
7378
7379         update_misfit_status(p, rq);
7380
7381         return p;
7382
7383 idle:
7384         if (!rf)
7385                 return NULL;
7386
7387         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
7388
7389         /*
7390          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7391          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7392          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7393          */
7394         if (new_tasks < 0)
7395                 return RETRY_TASK;
7396
7397         if (new_tasks > 0)
7398                 goto again;
7399
7400         /*
7401          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7402          * lost_idle_time of clock_pelt
7403          */
7404         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7405
7406         return NULL;
7407 }
7408
7409 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
7410 {
7411         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
7412 }
7413
7414 /*
7415  * Account for a descheduled task:
7416  */
7417 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7418 {
7419         struct sched_entity *se = &prev->se;
7420         struct cfs_rq *cfs_rq;
7421
7422         for_each_sched_entity(se) {
7423                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7424                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7425         }
7426 }
7427
7428 /*
7429  * sched_yield() is very simple
7430  *
7431  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7432  */
7433 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7434 {
7435         struct task_struct *curr = rq->curr;
7436         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7437         struct sched_entity *se = &curr->se;
7438
7439         /*
7440          * Are we the only task in the tree?
7441          */
7442         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7443                 return;
7444
7445         clear_buddies(cfs_rq, se);
7446
7447         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7448                 update_rq_clock(rq);
7449                 /*
7450                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7451                  */
7452                 update_curr(cfs_rq);
7453                 /*
7454                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7455                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7456                  * and double the fastpath cost.
7457                  */
7458                 rq_clock_skip_update(rq);
7459         }
7460
7461         set_skip_buddy(se);
7462 }
7463
7464 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7465 {
7466         struct sched_entity *se = &p->se;
7467
7468         /* throttled hierarchies are not runnable */
7469         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7470                 return false;
7471
7472         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7473         set_next_buddy(se);
7474
7475         yield_task_fair(rq);
7476
7477         return true;
7478 }
7479
7480 #ifdef CONFIG_SMP
7481 /**************************************************
7482  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7483  *
7484  * BASICS
7485  *
7486  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7487  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7488  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7489  *
7490  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7491  *
7492  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7493  * W_i,0 is defined as:
7494  *
7495  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7496  *
7497  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7498  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7499  *
7500  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7501  * weight:
7502  *
7503  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7504  *
7505  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7506  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7507  * can also include other factors [XXX].
7508  *
7509  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7510  * directly from (1):
7511  *
7512  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7513  *
7514  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7515  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7516  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7517  *
7518  * [XXX expand on:
7519  *     - infeasible weights;
7520  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7521  *
7522  *
7523  * SCHED DOMAINS
7524  *
7525  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7526  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7527  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7528  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7529  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7530  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7531  * the groups.
7532  *
7533  * This yields:
7534  *
7535  *     log_2 n     1     n
7536  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7537  *     i = 0      2^i   2^i
7538  *                               `- size of each group
7539  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7540  *         |         `- freq
7541  *         `- sum over all levels
7542  *
7543  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7544  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7545  *
7546  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7547  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7548  *
7549  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7550  *
7551  *             log_2 n
7552  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7553  *             k = 0
7554  *
7555  * And you'll find that:
7556  *
7557  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7558  *
7559  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7560  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7561  * of:
7562  *
7563  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7564  *
7565  *
7566  * WORK CONSERVING
7567  *
7568  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7569  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7570  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7571  *
7572  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7573  * time.
7574  *
7575  * [XXX more?]
7576  *
7577  *
7578  * CGROUPS
7579  *
7580  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7581  *
7582  *                                s_k,i
7583  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7584  *                                 S_k
7585  *
7586  * Where
7587  *
7588  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7589  *
7590  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7591  *
7592  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7593  * property.
7594  *
7595  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7596  *      rewrite all of this once again.]
7597  */
7598
7599 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7600
7601 enum fbq_type { regular, remote, all };
7602
7603 /*
7604  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
7605  *
7606  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
7607  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
7608  * group. See update_sd_pick_busiest().
7609  */
7610 enum group_type {
7611         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
7612         group_has_spare = 0,
7613         /*
7614          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
7615          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
7616          */
7617         group_fully_busy,
7618         /*
7619          * SD_ASYM_CPUCAPACITY only: One task doesn't fit with CPU's capacity
7620          * and must be migrated to a more powerful CPU.
7621          */
7622         group_misfit_task,
7623         /*
7624          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
7625          * and the task should be migrated to it instead of running on the
7626          * current CPU.
7627          */
7628         group_asym_packing,
7629         /*
7630          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
7631          * from balancing the load across the system.
7632          */
7633         group_imbalanced,
7634         /*
7635          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
7636          * tasks.
7637          */
7638         group_overloaded
7639 };
7640
7641 enum migration_type {
7642         migrate_load = 0,
7643         migrate_util,
7644         migrate_task,
7645         migrate_misfit
7646 };
7647
7648 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7649 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7650 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7651 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7652 #define LBF_ACTIVE_LB   0x10
7653
7654 struct lb_env {
7655         struct sched_domain     *sd;
7656
7657         struct rq               *src_rq;
7658         int                     src_cpu;
7659
7660         int                     dst_cpu;
7661         struct rq               *dst_rq;
7662
7663         struct cpumask          *dst_grpmask;
7664         int                     new_dst_cpu;
7665         enum cpu_idle_type      idle;
7666         long                    imbalance;
7667         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7668         struct cpumask          *cpus;
7669
7670         unsigned int            flags;
7671
7672         unsigned int            loop;
7673         unsigned int            loop_break;
7674         unsigned int            loop_max;
7675
7676         enum fbq_type           fbq_type;
7677         enum migration_type     migration_type;
7678         struct list_head        tasks;
7679 };
7680
7681 /*
7682  * Is this task likely cache-hot:
7683  */
7684 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7685 {
7686         s64 delta;
7687
7688         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7689
7690         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7691                 return 0;
7692
7693         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7694                 return 0;
7695
7696         /* SMT siblings share cache */
7697         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
7698                 return 0;
7699
7700         /*
7701          * Buddy candidates are cache hot:
7702          */
7703         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7704                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7705                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7706                 return 1;
7707
7708         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7709                 return 1;
7710
7711         /*
7712          * Don't migrate task if the task's cookie does not match
7713          * with the destination CPU's core cookie.
7714          */
7715         if (!sched_core_cookie_match(cpu_rq(env->dst_cpu), p))
7716                 return 1;
7717
7718         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7719                 return 0;
7720
7721         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7722
7723         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7724 }
7725
7726 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7727 /*
7728  * Returns 1, if task migration degrades locality
7729  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7730  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7731  */
7732 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7733 {
7734         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7735         unsigned long src_weight, dst_weight;
7736         int src_nid, dst_nid, dist;
7737
7738         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7739                 return -1;
7740
7741         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7742                 return -1;
7743
7744         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7745         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7746
7747         if (src_nid == dst_nid)
7748                 return -1;
7749
7750         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7751         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7752                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7753                         return 1;
7754                 else
7755                         return -1;
7756         }
7757
7758         /* Encourage migration to the preferred node. */
7759         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7760                 return 0;
7761
7762         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7763         if (env->idle == CPU_IDLE)
7764                 return -1;
7765
7766         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7767         if (numa_group) {
7768                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7769                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7770         } else {
7771                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7772                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7773         }
7774
7775         return dst_weight < src_weight;
7776 }
7777
7778 #else
7779 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7780                                              struct lb_env *env)
7781 {
7782         return -1;
7783 }
7784 #endif
7785
7786 /*
7787  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7788  */
7789 static
7790 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7791 {
7792         int tsk_cache_hot;
7793
7794         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7795
7796         /*
7797          * We do not migrate tasks that are:
7798          * 1) throttled_lb_pair, or
7799          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
7800          * 3) running (obviously), or
7801          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7802          */
7803         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7804                 return 0;
7805
7806         /* Disregard pcpu kthreads; they are where they need to be. */
7807         if (kthread_is_per_cpu(p))
7808                 return 0;
7809
7810         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
7811                 int cpu;
7812
7813                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_affine);
7814
7815                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7816
7817                 /*
7818                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7819                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7820                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7821                  *
7822                  * Avoid computing new_dst_cpu
7823                  * - for NEWLY_IDLE
7824                  * - if we have already computed one in current iteration
7825                  * - if it's an active balance
7826                  */
7827                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
7828                     env->flags & (LBF_DST_PINNED | LBF_ACTIVE_LB))
7829                         return 0;
7830
7831                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7832                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7833                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7834                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7835                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7836                                 break;
7837                         }
7838                 }
7839
7840                 return 0;
7841         }
7842
7843         /* Record that we found at least one task that could run on dst_cpu */
7844         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7845
7846         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7847                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_running);
7848                 return 0;
7849         }
7850
7851         /*
7852          * Aggressive migration if:
7853          * 1) active balance
7854          * 2) destination numa is preferred
7855          * 3) task is cache cold, or
7856          * 4) too many balance attempts have failed.
7857          */
7858         if (env->flags & LBF_ACTIVE_LB)
7859                 return 1;
7860
7861         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7862         if (tsk_cache_hot == -1)
7863                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7864
7865         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7866             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7867                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7868                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7869                         schedstat_inc(p->stats.nr_forced_migrations);
7870                 }
7871                 return 1;
7872         }
7873
7874         schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_hot);
7875         return 0;
7876 }
7877
7878 /*
7879  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7880  */
7881 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7882 {
7883         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7884
7885         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7886         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7887 }
7888
7889 /*
7890  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7891  * part of active balancing operations within "domain".
7892  *
7893  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7894  */
7895 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7896 {
7897         struct task_struct *p;
7898
7899         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7900
7901         list_for_each_entry_reverse(p,
7902                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7903                 if (!can_migrate_task(p, env))
7904                         continue;
7905
7906                 detach_task(p, env);
7907
7908                 /*
7909                  * Right now, this is only the second place where
7910                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7911                  * so we can safely collect stats here rather than
7912                  * inside detach_tasks().
7913                  */
7914                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7915                 return p;
7916         }
7917         return NULL;
7918 }
7919
7920 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7921
7922 /*
7923  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
7924  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7925  *
7926  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7927  */
7928 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7929 {
7930         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7931         unsigned long util, load;
7932         struct task_struct *p;
7933         int detached = 0;
7934
7935         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7936
7937         /*
7938          * Source run queue has been emptied by another CPU, clear
7939          * LBF_ALL_PINNED flag as we will not test any task.
7940          */
7941         if (env->src_rq->nr_running <= 1) {
7942                 env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7943                 return 0;
7944         }
7945
7946         if (env->imbalance <= 0)
7947                 return 0;
7948
7949         while (!list_empty(tasks)) {
7950                 /*
7951                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7952                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7953                  */
7954                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7955                         break;
7956
7957                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7958
7959                 env->loop++;
7960                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7961                 if (env->loop > env->loop_max)
7962                         break;
7963
7964                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7965                 if (env->loop > env->loop_break) {
7966                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7967                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7968                         break;
7969                 }
7970
7971                 if (!can_migrate_task(p, env))
7972                         goto next;
7973
7974                 switch (env->migration_type) {
7975                 case migrate_load:
7976                         /*
7977                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
7978                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
7979                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
7980                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
7981                          * detaching up to loop_max tasks.
7982                          */
7983                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
7984
7985                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
7986                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7987                                 goto next;
7988
7989                         /*
7990                          * Make sure that we don't migrate too much load.
7991                          * Nevertheless, let relax the constraint if
7992                          * scheduler fails to find a good waiting task to
7993                          * migrate.
7994                          */
7995                         if (shr_bound(load, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
7996                                 goto next;
7997
7998                         env->imbalance -= load;
7999                         break;
8000
8001                 case migrate_util:
8002                         util = task_util_est(p);
8003
8004                         if (util > env->imbalance)
8005                                 goto next;
8006
8007                         env->imbalance -= util;
8008                         break;
8009
8010                 case migrate_task:
8011                         env->imbalance--;
8012                         break;
8013
8014                 case migrate_misfit:
8015                         /* This is not a misfit task */
8016                         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(env->src_cpu)))
8017                                 goto next;
8018
8019                         env->imbalance = 0;
8020                         break;
8021                 }
8022
8023                 detach_task(p, env);
8024                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
8025
8026                 detached++;
8027
8028 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
8029                 /*
8030                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
8031                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
8032                  * the critical section.
8033                  */
8034                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8035                         break;
8036 #endif
8037
8038                 /*
8039                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
8040                  * load/util/tasks.
8041                  */
8042                 if (env->imbalance <= 0)
8043                         break;
8044
8045                 continue;
8046 next:
8047                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
8048         }
8049
8050         /*
8051          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
8052          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
8053          * than inside detach_one_task().
8054          */
8055         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
8056
8057         return detached;
8058 }
8059
8060 /*
8061  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
8062  */
8063 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8064 {
8065         lockdep_assert_rq_held(rq);
8066
8067         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
8068         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
8069         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8070 }
8071
8072 /*
8073  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
8074  * its new rq.
8075  */
8076 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8077 {
8078         struct rq_flags rf;
8079
8080         rq_lock(rq, &rf);
8081         update_rq_clock(rq);
8082         attach_task(rq, p);
8083         rq_unlock(rq, &rf);
8084 }
8085
8086 /*
8087  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
8088  * new rq.
8089  */
8090 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
8091 {
8092         struct list_head *tasks = &env->tasks;
8093         struct task_struct *p;
8094         struct rq_flags rf;
8095
8096         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
8097         update_rq_clock(env->dst_rq);
8098
8099         while (!list_empty(tasks)) {
8100                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
8101                 list_del_init(&p->se.group_node);
8102
8103                 attach_task(env->dst_rq, p);
8104         }
8105
8106         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
8107 }
8108
8109 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8110 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
8111 {
8112         if (cfs_rq->avg.load_avg)
8113                 return true;
8114
8115         if (cfs_rq->avg.util_avg)
8116                 return true;
8117
8118         return false;
8119 }
8120
8121 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
8122 {
8123         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
8124                 return true;
8125
8126         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
8127                 return true;
8128
8129         if (thermal_load_avg(rq))
8130                 return true;
8131
8132 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
8133         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
8134                 return true;
8135 #endif
8136
8137         return false;
8138 }
8139
8140 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq)
8141 {
8142         WRITE_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick, jiffies);
8143 }
8144
8145 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
8146 {
8147         if (!has_blocked)
8148                 rq->has_blocked_load = 0;
8149 }
8150 #else
8151 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
8152 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
8153 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq) {}
8154 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
8155 #endif
8156
8157 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
8158 {
8159         const struct sched_class *curr_class;
8160         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
8161         unsigned long thermal_pressure;
8162         bool decayed;
8163
8164         /*
8165          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
8166          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
8167          */
8168         curr_class = rq->curr->sched_class;
8169
8170         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
8171
8172         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
8173                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
8174                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
8175                   update_irq_load_avg(rq, 0);
8176
8177         if (others_have_blocked(rq))
8178                 *done = false;
8179
8180         return decayed;
8181 }
8182
8183 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8184
8185 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8186 {
8187         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
8188         bool decayed = false;
8189         int cpu = cpu_of(rq);
8190
8191         /*
8192          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
8193          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
8194          */
8195         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
8196                 struct sched_entity *se;
8197
8198                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
8199                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
8200
8201                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
8202                                 decayed = true;
8203                 }
8204
8205                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
8206                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
8207                 if (se && !skip_blocked_update(se))
8208                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
8209
8210                 /*
8211                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
8212                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
8213                  */
8214                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
8215                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
8216
8217                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
8218                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8219                         *done = false;
8220         }
8221
8222         return decayed;
8223 }
8224
8225 /*
8226  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
8227  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
8228  * group is a fraction of its parents load.
8229  */
8230 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
8231 {
8232         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
8233         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
8234         unsigned long now = jiffies;
8235         unsigned long load;
8236
8237         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8238                 return;
8239
8240         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
8241         for_each_sched_entity(se) {
8242                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8243                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
8244                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8245                         break;
8246         }
8247
8248         if (!se) {
8249                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
8250                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8251         }
8252
8253         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
8254                 load = cfs_rq->h_load;
8255                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
8256                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8257                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8258                 cfs_rq->h_load = load;
8259                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8260         }
8261 }
8262
8263 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8264 {
8265         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
8266
8267         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
8268         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
8269                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8270 }
8271 #else
8272 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8273 {
8274         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
8275         bool decayed;
8276
8277         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
8278         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8279                 *done = false;
8280
8281         return decayed;
8282 }
8283
8284 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8285 {
8286         return p->se.avg.load_avg;
8287 }
8288 #endif
8289
8290 static void update_blocked_averages(int cpu)
8291 {
8292         bool decayed = false, done = true;
8293         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8294         struct rq_flags rf;
8295
8296         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
8297         update_blocked_load_tick(rq);
8298         update_rq_clock(rq);
8299
8300         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
8301         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
8302
8303         update_blocked_load_status(rq, !done);
8304         if (decayed)
8305                 cpufreq_update_util(rq, 0);
8306         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
8307 }
8308
8309 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
8310
8311 /*
8312  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
8313  */
8314 struct sg_lb_stats {
8315         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
8316         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
8317         unsigned long group_capacity;
8318         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
8319         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
8320         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
8321         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
8322         unsigned int idle_cpus;
8323         unsigned int group_weight;
8324         enum group_type group_type;
8325         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
8326         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
8327 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8328         unsigned int nr_numa_running;
8329         unsigned int nr_preferred_running;
8330 #endif
8331 };
8332
8333 /*
8334  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
8335  *               during load balancing.
8336  */
8337 struct sd_lb_stats {
8338         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
8339         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
8340         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
8341         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
8342         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
8343         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
8344
8345         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
8346         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
8347 };
8348
8349 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
8350 {
8351         /*
8352          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
8353          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
8354          * We must however set busiest_stat::group_type and
8355          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
8356          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
8357          */
8358         *sds = (struct sd_lb_stats){
8359                 .busiest = NULL,
8360                 .local = NULL,
8361                 .total_load = 0UL,
8362                 .total_capacity = 0UL,
8363                 .busiest_stat = {
8364                         .idle_cpus = UINT_MAX,
8365                         .group_type = group_has_spare,
8366                 },
8367         };
8368 }
8369
8370 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
8371 {
8372         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8373         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8374         unsigned long used, free;
8375         unsigned long irq;
8376
8377         irq = cpu_util_irq(rq);
8378
8379         if (unlikely(irq >= max))
8380                 return 1;
8381
8382         /*
8383          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
8384          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
8385          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
8386          * average uses the actual delta max capacity(load).
8387          */
8388         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
8389         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
8390         used += thermal_load_avg(rq);
8391
8392         if (unlikely(used >= max))
8393                 return 1;
8394
8395         free = max - used;
8396
8397         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
8398 }
8399
8400 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8401 {
8402         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
8403         struct sched_group *sdg = sd->groups;
8404
8405         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8406
8407         if (!capacity)
8408                 capacity = 1;
8409
8410         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
8411         trace_sched_cpu_capacity_tp(cpu_rq(cpu));
8412
8413         sdg->sgc->capacity = capacity;
8414         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
8415         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
8416 }
8417
8418 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8419 {
8420         struct sched_domain *child = sd->child;
8421         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
8422         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
8423         unsigned long interval;
8424
8425         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8426         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8427         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8428
8429         if (!child) {
8430                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8431                 return;
8432         }
8433
8434         capacity = 0;
8435         min_capacity = ULONG_MAX;
8436         max_capacity = 0;
8437
8438         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8439                 /*
8440                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8441                  * span the current group.
8442                  */
8443
8444                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
8445                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
8446
8447                         capacity += cpu_cap;
8448                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
8449                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
8450                 }
8451         } else  {
8452                 /*
8453                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8454                  * span the current group.
8455                  */
8456
8457                 group = child->groups;
8458                 do {
8459                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8460
8461                         capacity += sgc->capacity;
8462                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8463                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8464                         group = group->next;
8465                 } while (group != child->groups);
8466         }
8467
8468         sdg->sgc->capacity = capacity;
8469         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8470         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8471 }
8472
8473 /*
8474  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8475  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8476  * Return true is the capacity is reduced
8477  */
8478 static inline int
8479 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8480 {
8481         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8482                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8483 }
8484
8485 /*
8486  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
8487  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
8488  * the task's current CPU is heavily pressured.
8489  */
8490 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8491 {
8492         return rq->misfit_task_load &&
8493                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
8494                  check_cpu_capacity(rq, sd));
8495 }
8496
8497 /*
8498  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8499  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
8500  *
8501  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8502  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8503  * Something like:
8504  *
8505  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8506  *              *     * * *
8507  *
8508  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8509  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8510  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8511  *
8512  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8513  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8514  * moving tasks due to affinity constraints.
8515  *
8516  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8517  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8518  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8519  * to create an effective group imbalance.
8520  *
8521  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8522  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8523  * subtle and fragile situation.
8524  */
8525
8526 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8527 {
8528         return group->sgc->imbalance;
8529 }
8530
8531 /*
8532  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8533  * be used by some tasks.
8534  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8535  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8536  * available capacity for CFS tasks.
8537  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8538  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8539  * capacity in meaningful for the load balancer.
8540  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8541  * any benefit for the load balance.
8542  */
8543 static inline bool
8544 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8545 {
8546         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8547                 return true;
8548
8549         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8550                         (sgs->group_runnable * 100))
8551                 return false;
8552
8553         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8554                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8555                 return true;
8556
8557         return false;
8558 }
8559
8560 /*
8561  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8562  *  handle.
8563  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8564  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8565  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8566  *  false.
8567  */
8568 static inline bool
8569 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8570 {
8571         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8572                 return false;
8573
8574         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8575                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8576                 return true;
8577
8578         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8579                         (sgs->group_runnable * 100))
8580                 return true;
8581
8582         return false;
8583 }
8584
8585 static inline enum
8586 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
8587                           struct sched_group *group,
8588                           struct sg_lb_stats *sgs)
8589 {
8590         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
8591                 return group_overloaded;
8592
8593         if (sg_imbalanced(group))
8594                 return group_imbalanced;
8595
8596         if (sgs->group_asym_packing)
8597                 return group_asym_packing;
8598
8599         if (sgs->group_misfit_task_load)
8600                 return group_misfit_task;
8601
8602         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
8603                 return group_fully_busy;
8604
8605         return group_has_spare;
8606 }
8607
8608 /**
8609  * asym_smt_can_pull_tasks - Check whether the load balancing CPU can pull tasks
8610  * @dst_cpu:    Destination CPU of the load balancing
8611  * @sds:        Load-balancing data with statistics of the local group
8612  * @sgs:        Load-balancing statistics of the candidate busiest group
8613  * @sg:         The candidate busiest group
8614  *
8615  * Check the state of the SMT siblings of both @sds::local and @sg and decide
8616  * if @dst_cpu can pull tasks.
8617  *
8618  * If @dst_cpu does not have SMT siblings, it can pull tasks if two or more of
8619  * the SMT siblings of @sg are busy. If only one CPU in @sg is busy, pull tasks
8620  * only if @dst_cpu has higher priority.
8621  *
8622  * If both @dst_cpu and @sg have SMT siblings, and @sg has exactly one more
8623  * busy CPU than @sds::local, let @dst_cpu pull tasks if it has higher priority.
8624  * Bigger imbalances in the number of busy CPUs will be dealt with in
8625  * update_sd_pick_busiest().
8626  *
8627  * If @sg does not have SMT siblings, only pull tasks if all of the SMT siblings
8628  * of @dst_cpu are idle and @sg has lower priority.
8629  *
8630  * Return: true if @dst_cpu can pull tasks, false otherwise.
8631  */
8632 static bool asym_smt_can_pull_tasks(int dst_cpu, struct sd_lb_stats *sds,
8633                                     struct sg_lb_stats *sgs,
8634                                     struct sched_group *sg)
8635 {
8636 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
8637         bool local_is_smt, sg_is_smt;
8638         int sg_busy_cpus;
8639
8640         local_is_smt = sds->local->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY;
8641         sg_is_smt = sg->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY;
8642
8643         sg_busy_cpus = sgs->group_weight - sgs->idle_cpus;
8644
8645         if (!local_is_smt) {
8646                 /*
8647                  * If we are here, @dst_cpu is idle and does not have SMT
8648                  * siblings. Pull tasks if candidate group has two or more
8649                  * busy CPUs.
8650                  */
8651                 if (sg_busy_cpus >= 2) /* implies sg_is_smt */
8652                         return true;
8653
8654                 /*
8655                  * @dst_cpu does not have SMT siblings. @sg may have SMT
8656                  * siblings and only one is busy. In such case, @dst_cpu
8657                  * can help if it has higher priority and is idle (i.e.,
8658                  * it has no running tasks).
8659                  */
8660                 return sched_asym_prefer(dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
8661         }
8662
8663         /* @dst_cpu has SMT siblings. */
8664
8665         if (sg_is_smt) {
8666                 int local_busy_cpus = sds->local->group_weight -
8667                                       sds->local_stat.idle_cpus;
8668                 int busy_cpus_delta = sg_busy_cpus - local_busy_cpus;
8669
8670                 if (busy_cpus_delta == 1)
8671                         return sched_asym_prefer(dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
8672
8673                 return false;
8674         }
8675
8676         /*
8677          * @sg does not have SMT siblings. Ensure that @sds::local does not end
8678          * up with more than one busy SMT sibling and only pull tasks if there
8679          * are not busy CPUs (i.e., no CPU has running tasks).
8680          */
8681         if (!sds->local_stat.sum_nr_running)
8682                 return sched_asym_prefer(dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
8683
8684         return false;
8685 #else
8686         /* Always return false so that callers deal with non-SMT cases. */
8687         return false;
8688 #endif
8689 }
8690
8691 static inline bool
8692 sched_asym(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds,  struct sg_lb_stats *sgs,
8693            struct sched_group *group)
8694 {
8695         /* Only do SMT checks if either local or candidate have SMT siblings */
8696         if ((sds->local->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) ||
8697             (group->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY))
8698                 return asym_smt_can_pull_tasks(env->dst_cpu, sds, sgs, group);
8699
8700         return sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu);
8701 }
8702
8703 /**
8704  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8705  * @env: The load balancing environment.
8706  * @sds: Load-balancing data with statistics of the local group.
8707  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8708  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8709  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
8710  */
8711 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8712                                       struct sd_lb_stats *sds,
8713                                       struct sched_group *group,
8714                                       struct sg_lb_stats *sgs,
8715                                       int *sg_status)
8716 {
8717         int i, nr_running, local_group;
8718
8719         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8720
8721         local_group = group == sds->local;
8722
8723         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8724                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8725
8726                 sgs->group_load += cpu_load(rq);
8727                 sgs->group_util += cpu_util_cfs(i);
8728                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
8729                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8730
8731                 nr_running = rq->nr_running;
8732                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8733
8734                 if (nr_running > 1)
8735                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8736
8737                 if (cpu_overutilized(i))
8738                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
8739
8740 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8741                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8742                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8743 #endif
8744                 /*
8745                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8746                  */
8747                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
8748                         sgs->idle_cpus++;
8749                         /* Idle cpu can't have misfit task */
8750                         continue;
8751                 }
8752
8753                 if (local_group)
8754                         continue;
8755
8756                 /* Check for a misfit task on the cpu */
8757                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8758                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8759                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8760                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8761                 }
8762         }
8763
8764         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8765
8766         sgs->group_weight = group->group_weight;
8767
8768         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
8769         if (!local_group && env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
8770             env->idle != CPU_NOT_IDLE && sgs->sum_h_nr_running &&
8771             sched_asym(env, sds, sgs, group)) {
8772                 sgs->group_asym_packing = 1;
8773         }
8774
8775         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
8776
8777         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
8778         if (sgs->group_type == group_overloaded)
8779                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8780                                 sgs->group_capacity;
8781 }
8782
8783 /**
8784  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8785  * @env: The load balancing environment.
8786  * @sds: sched_domain statistics
8787  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8788  * @sgs: sched_group statistics
8789  *
8790  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8791  * busiest group.
8792  *
8793  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8794  * busiest group. %false otherwise.
8795  */
8796 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8797                                    struct sd_lb_stats *sds,
8798                                    struct sched_group *sg,
8799                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8800 {
8801         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8802
8803         /* Make sure that there is at least one task to pull */
8804         if (!sgs->sum_h_nr_running)
8805                 return false;
8806
8807         /*
8808          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8809          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8810          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8811          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8812          */
8813         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8814             (!capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), sg->sgc->max_capacity) ||
8815              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
8816                 return false;
8817
8818         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8819                 return true;
8820
8821         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8822                 return false;
8823
8824         /*
8825          * The candidate and the current busiest group are the same type of
8826          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
8827          */
8828
8829         switch (sgs->group_type) {
8830         case group_overloaded:
8831                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
8832                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8833                         return false;
8834                 break;
8835
8836         case group_imbalanced:
8837                 /*
8838                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
8839                  * choose one more than another.
8840                  */
8841                 return false;
8842
8843         case group_asym_packing:
8844                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8845                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
8846                         return false;
8847                 break;
8848
8849         case group_misfit_task:
8850                 /*
8851                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
8852                  * misfit.
8853                  */
8854                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8855                         return false;
8856                 break;
8857
8858         case group_fully_busy:
8859                 /*
8860                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
8861                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
8862                  * group because tasks have all compute capacity that they need
8863                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
8864                  * contention when accessing shared HW resources.
8865                  *
8866                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
8867                  * select the 1st one.
8868                  */
8869                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8870                         return false;
8871                 break;
8872
8873         case group_has_spare:
8874                 /*
8875                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
8876                  * and highest number of running tasks. We could also compare
8877                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
8878                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
8879                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
8880                  */
8881                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
8882                         return false;
8883                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
8884                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
8885                         return false;
8886
8887                 break;
8888         }
8889
8890         /*
8891          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
8892          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
8893          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
8894          * considered.
8895          */
8896         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
8897             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
8898             (capacity_greater(sg->sgc->min_capacity, capacity_of(env->dst_cpu))))
8899                 return false;
8900
8901         return true;
8902 }
8903
8904 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8905 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8906 {
8907         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8908                 return regular;
8909         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8910                 return remote;
8911         return all;
8912 }
8913
8914 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8915 {
8916         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8917                 return regular;
8918         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8919                 return remote;
8920         return all;
8921 }
8922 #else
8923 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8924 {
8925         return all;
8926 }
8927
8928 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8929 {
8930         return regular;
8931 }
8932 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8933
8934
8935 struct sg_lb_stats;
8936
8937 /*
8938  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
8939  */
8940
8941 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
8942 {
8943         /* Task has no contribution or is new */
8944         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
8945                 return 0;
8946
8947         if (task_on_rq_queued(p))
8948                 return 1;
8949
8950         return 0;
8951 }
8952
8953 /**
8954  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
8955  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
8956  * @p: task which should be ignored.
8957  *
8958  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
8959  */
8960 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
8961 {
8962         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8963
8964         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
8965                 return 0;
8966
8967         /*
8968          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
8969          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
8970          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
8971          */
8972
8973 #ifdef CONFIG_SMP
8974         if (rq->ttwu_pending)
8975                 return 0;
8976 #endif
8977
8978         return 1;
8979 }
8980
8981 /*
8982  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
8983  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
8984  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8985  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8986  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
8987  */
8988 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
8989                                           struct sched_group *group,
8990                                           struct sg_lb_stats *sgs,
8991                                           struct task_struct *p)
8992 {
8993         int i, nr_running;
8994
8995         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8996
8997         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
8998                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8999                 unsigned int local;
9000
9001                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
9002                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
9003                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
9004                 local = task_running_on_cpu(i, p);
9005                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
9006
9007                 nr_running = rq->nr_running - local;
9008                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
9009
9010                 /*
9011                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
9012                  */
9013                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
9014                         sgs->idle_cpus++;
9015
9016         }
9017
9018         /* Check if task fits in the group */
9019         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9020             !task_fits_capacity(p, group->sgc->max_capacity)) {
9021                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
9022         }
9023
9024         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
9025
9026         sgs->group_weight = group->group_weight;
9027
9028         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
9029
9030         /*
9031          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
9032          * overloaded
9033          */
9034         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
9035                 sgs->group_type == group_overloaded)
9036                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9037                                 sgs->group_capacity;
9038 }
9039
9040 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
9041                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
9042                                struct sched_group *group,
9043                                struct sg_lb_stats *sgs)
9044 {
9045         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
9046                 return true;
9047
9048         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
9049                 return false;
9050
9051         /*
9052          * The candidate and the current idlest group are the same type of
9053          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
9054          */
9055
9056         switch (sgs->group_type) {
9057         case group_overloaded:
9058         case group_fully_busy:
9059                 /* Select the group with lowest avg_load. */
9060                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
9061                         return false;
9062                 break;
9063
9064         case group_imbalanced:
9065         case group_asym_packing:
9066                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
9067                 return false;
9068
9069         case group_misfit_task:
9070                 /* Select group with the highest max capacity */
9071                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
9072                         return false;
9073                 break;
9074
9075         case group_has_spare:
9076                 /* Select group with most idle CPUs */
9077                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
9078                         return false;
9079
9080                 /* Select group with lowest group_util */
9081                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
9082                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
9083                         return false;
9084
9085                 break;
9086         }
9087
9088         return true;
9089 }
9090
9091 /*
9092  * Allow a NUMA imbalance if busy CPUs is less than 25% of the domain.
9093  * This is an approximation as the number of running tasks may not be
9094  * related to the number of busy CPUs due to sched_setaffinity.
9095  */
9096 static inline bool allow_numa_imbalance(int running, int imb_numa_nr)
9097 {
9098         return running <= imb_numa_nr;
9099 }
9100
9101 /*
9102  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
9103  * domain.
9104  *
9105  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
9106  */
9107 static struct sched_group *
9108 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
9109 {
9110         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
9111         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
9112         struct sg_lb_stats *sgs;
9113         unsigned long imbalance;
9114         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
9115                         .avg_load = UINT_MAX,
9116                         .group_type = group_overloaded,
9117         };
9118
9119         do {
9120                 int local_group;
9121
9122                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
9123                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
9124                                         p->cpus_ptr))
9125                         continue;
9126
9127                 /* Skip over this group if no cookie matched */
9128                 if (!sched_group_cookie_match(cpu_rq(this_cpu), p, group))
9129                         continue;
9130
9131                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
9132                                                sched_group_span(group));
9133
9134                 if (local_group) {
9135                         sgs = &local_sgs;
9136                         local = group;
9137                 } else {
9138                         sgs = &tmp_sgs;
9139                 }
9140
9141                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
9142
9143                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
9144                         idlest = group;
9145                         idlest_sgs = *sgs;
9146                 }
9147
9148         } while (group = group->next, group != sd->groups);
9149
9150
9151         /* There is no idlest group to push tasks to */
9152         if (!idlest)
9153                 return NULL;
9154
9155         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
9156         if (!local)
9157                 return idlest;
9158
9159         /*
9160          * If the local group is idler than the selected idlest group
9161          * don't try and push the task.
9162          */
9163         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
9164                 return NULL;
9165
9166         /*
9167          * If the local group is busier than the selected idlest group
9168          * try and push the task.
9169          */
9170         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
9171                 return idlest;
9172
9173         switch (local_sgs.group_type) {
9174         case group_overloaded:
9175         case group_fully_busy:
9176
9177                 /* Calculate allowed imbalance based on load */
9178                 imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
9179                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
9180
9181                 /*
9182                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
9183                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
9184                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
9185                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
9186                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
9187                  * and consider staying local.
9188                  */
9189
9190                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
9191                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
9192                         return NULL;
9193
9194                 /*
9195                  * If the local group is less loaded than the selected
9196                  * idlest group don't try and push any tasks.
9197                  */
9198                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
9199                         return NULL;
9200
9201                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
9202                         return NULL;
9203                 break;
9204
9205         case group_imbalanced:
9206         case group_asym_packing:
9207                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
9208                 return NULL;
9209
9210         case group_misfit_task:
9211                 /* Select group with the highest max capacity */
9212                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
9213                         return NULL;
9214                 break;
9215
9216         case group_has_spare:
9217                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
9218 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9219                         int idlest_cpu;
9220                         /*
9221                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
9222                          * the preferred node
9223                          */
9224                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9225                                 return NULL;
9226
9227                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
9228                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9229                                 return idlest;
9230 #endif
9231                         /*
9232                          * Otherwise, keep the task close to the wakeup source
9233                          * and improve locality if the number of running tasks
9234                          * would remain below threshold where an imbalance is
9235                          * allowed. If there is a real need of migration,
9236                          * periodic load balance will take care of it.
9237                          */
9238                         if (allow_numa_imbalance(local_sgs.sum_nr_running + 1, sd->imb_numa_nr))
9239                                 return NULL;
9240                 }
9241
9242                 /*
9243                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
9244                  * compare the utilization which is more stable but it can end
9245                  * up that the group has less spare capacity but finally more
9246                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
9247                  */
9248                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
9249                         return NULL;
9250                 break;
9251         }
9252
9253         return idlest;
9254 }
9255
9256 /**
9257  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
9258  * @env: The load balancing environment.
9259  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
9260  */
9261
9262 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9263 {
9264         struct sched_domain *child = env->sd->child;
9265         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9266         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
9267         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
9268         int sg_status = 0;
9269
9270         do {
9271                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
9272                 int local_group;
9273
9274                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
9275                 if (local_group) {
9276                         sds->local = sg;
9277                         sgs = local;
9278
9279                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
9280                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
9281                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
9282                 }
9283
9284                 update_sg_lb_stats(env, sds, sg, sgs, &sg_status);
9285
9286                 if (local_group)
9287                         goto next_group;
9288
9289
9290                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
9291                         sds->busiest = sg;
9292                         sds->busiest_stat = *sgs;
9293                 }
9294
9295 next_group:
9296                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
9297                 sds->total_load += sgs->group_load;
9298                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
9299
9300                 sg = sg->next;
9301         } while (sg != env->sd->groups);
9302
9303         /* Tag domain that child domain prefers tasks go to siblings first */
9304         sds->prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
9305
9306
9307         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
9308                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
9309
9310         if (!env->sd->parent) {
9311                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9312
9313                 /* update overload indicator if we are at root domain */
9314                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
9315
9316                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
9317                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9318                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9319         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
9320                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9321
9322                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
9323                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
9324         }
9325 }
9326
9327 #define NUMA_IMBALANCE_MIN 2
9328
9329 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance,
9330                                 int dst_running, int imb_numa_nr)
9331 {
9332         if (!allow_numa_imbalance(dst_running, imb_numa_nr))
9333                 return imbalance;
9334
9335         /*
9336          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
9337          * tasks that remain local when the destination is lightly loaded.
9338          */
9339         if (imbalance <= NUMA_IMBALANCE_MIN)
9340                 return 0;
9341
9342         return imbalance;
9343 }
9344
9345 /**
9346  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
9347  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
9348  * @env: load balance environment
9349  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
9350  */
9351 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9352 {
9353         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9354
9355         local = &sds->local_stat;
9356         busiest = &sds->busiest_stat;
9357
9358         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
9359                 /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
9360                 env->migration_type = migrate_misfit;
9361                 env->imbalance = 1;
9362                 return;
9363         }
9364
9365         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
9366                 /*
9367                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
9368                  * the preferred CPU.
9369                  */
9370                 env->migration_type = migrate_task;
9371                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
9372                 return;
9373         }
9374
9375         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
9376                 /*
9377                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
9378                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
9379                  * the imbalance. The next load balance will take care of
9380                  * balancing back the system.
9381                  */
9382                 env->migration_type = migrate_task;
9383                 env->imbalance = 1;
9384                 return;
9385         }
9386
9387         /*
9388          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
9389          * emptying busiest.
9390          */
9391         if (local->group_type == group_has_spare) {
9392                 if ((busiest->group_type > group_fully_busy) &&
9393                     !(env->sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES)) {
9394                         /*
9395                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
9396                          * capacity. This might end up creating spare capacity
9397                          * in busiest or busiest still being overloaded but
9398                          * there is no simple way to directly compute the
9399                          * amount of load to migrate in order to balance the
9400                          * system.
9401                          */
9402                         env->migration_type = migrate_util;
9403                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
9404                                          local->group_util;
9405
9406                         /*
9407                          * In some cases, the group's utilization is max or even
9408                          * higher than capacity because of migrations but the
9409                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
9410                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
9411                          * try to pull it.
9412                          */
9413                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
9414                                 env->migration_type = migrate_task;
9415                                 env->imbalance = 1;
9416                         }
9417
9418                         return;
9419                 }
9420
9421                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
9422                         unsigned int nr_diff = busiest->sum_nr_running;
9423                         /*
9424                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
9425                          * groups.
9426                          */
9427                         env->migration_type = migrate_task;
9428                         lsub_positive(&nr_diff, local->sum_nr_running);
9429                         env->imbalance = nr_diff >> 1;
9430                 } else {
9431
9432                         /*
9433                          * If there is no overload, we just want to even the number of
9434                          * idle cpus.
9435                          */
9436                         env->migration_type = migrate_task;
9437                         env->imbalance = max_t(long, 0, (local->idle_cpus -
9438                                                  busiest->idle_cpus) >> 1);
9439                 }
9440
9441                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
9442                 if (env->sd->flags & SD_NUMA) {
9443                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
9444                                 local->sum_nr_running + 1, env->sd->imb_numa_nr);
9445                 }
9446
9447                 return;
9448         }
9449
9450         /*
9451          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
9452          * busiest group
9453          */
9454         if (local->group_type < group_overloaded) {
9455                 /*
9456                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
9457                  * finally needed.
9458                  */
9459
9460                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9461                                   local->group_capacity;
9462
9463                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9464                                 sds->total_capacity;
9465                 /*
9466                  * If the local group is more loaded than the selected
9467                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9468                  */
9469                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
9470                         env->imbalance = 0;
9471                         return;
9472                 }
9473         }
9474
9475         /*
9476          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
9477          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
9478          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
9479          * below the average load. At the same time, we also don't want to
9480          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
9481          * the minimum possible imbalance.
9482          */
9483         env->migration_type = migrate_load;
9484         env->imbalance = min(
9485                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
9486                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
9487         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
9488 }
9489
9490 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
9491
9492 /*
9493  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
9494  *
9495  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
9496  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
9497  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
9498  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  force      force
9499  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
9500  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
9501  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
9502  *
9503  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
9504  *            statistics.
9505  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
9506  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
9507  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
9508  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
9509  *            different in groups.
9510  */
9511
9512 /**
9513  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
9514  * if there is an imbalance.
9515  * @env: The load balancing environment.
9516  *
9517  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
9518  * to restore balance.
9519  *
9520  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
9521  */
9522 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
9523 {
9524         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9525         struct sd_lb_stats sds;
9526
9527         init_sd_lb_stats(&sds);
9528
9529         /*
9530          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
9531          * this level.
9532          */
9533         update_sd_lb_stats(env, &sds);
9534
9535         if (sched_energy_enabled()) {
9536                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9537
9538                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
9539                         goto out_balanced;
9540         }
9541
9542         local = &sds.local_stat;
9543         busiest = &sds.busiest_stat;
9544
9545         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
9546         if (!sds.busiest)
9547                 goto out_balanced;
9548
9549         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
9550         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
9551                 goto force_balance;
9552
9553         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
9554         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
9555                 goto force_balance;
9556
9557         /*
9558          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
9559          * work because they assume all things are equal, which typically
9560          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
9561          */
9562         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
9563                 goto force_balance;
9564
9565         /*
9566          * If the local group is busier than the selected busiest group
9567          * don't try and pull any tasks.
9568          */
9569         if (local->group_type > busiest->group_type)
9570                 goto out_balanced;
9571
9572         /*
9573          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
9574          * between tasks.
9575          */
9576         if (local->group_type == group_overloaded) {
9577                 /*
9578                  * If the local group is more loaded than the selected
9579                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9580                  */
9581                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
9582                         goto out_balanced;
9583
9584                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
9585                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9586                                 sds.total_capacity;
9587
9588                 /*
9589                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
9590                  * domain average load.
9591                  */
9592                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
9593                         goto out_balanced;
9594
9595                 /*
9596                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
9597                  * conservative.
9598                  */
9599                 if (100 * busiest->avg_load <=
9600                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
9601                         goto out_balanced;
9602         }
9603
9604         /* Try to move all excess tasks to child's sibling domain */
9605         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
9606             busiest->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)
9607                 goto force_balance;
9608
9609         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
9610                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
9611                         /*
9612                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
9613                          * result the local one too) but this CPU is already
9614                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
9615                          */
9616                         goto out_balanced;
9617
9618                 if (busiest->group_weight > 1 &&
9619                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1))
9620                         /*
9621                          * If the busiest group is not overloaded
9622                          * and there is no imbalance between this and busiest
9623                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
9624                          * becomes significant if the diff is greater than 1
9625                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
9626                          * on another group. Of course this applies only if
9627                          * there is more than 1 CPU per group.
9628                          */
9629                         goto out_balanced;
9630
9631                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1)
9632                         /*
9633                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
9634                          */
9635                         goto out_balanced;
9636         }
9637
9638 force_balance:
9639         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
9640         calculate_imbalance(env, &sds);
9641         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
9642
9643 out_balanced:
9644         env->imbalance = 0;
9645         return NULL;
9646 }
9647
9648 /*
9649  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
9650  */
9651 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
9652                                      struct sched_group *group)
9653 {
9654         struct rq *busiest = NULL, *rq;
9655         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
9656         unsigned int busiest_nr = 0;
9657         int i;
9658
9659         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9660                 unsigned long capacity, load, util;
9661                 unsigned int nr_running;
9662                 enum fbq_type rt;
9663
9664                 rq = cpu_rq(i);
9665                 rt = fbq_classify_rq(rq);
9666
9667                 /*
9668                  * We classify groups/runqueues into three groups:
9669                  *  - regular: there are !numa tasks
9670                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
9671                  *  - all:     there is no distinction
9672                  *
9673                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
9674                  * ignore those when there's better options.
9675                  *
9676                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
9677                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
9678                  * queue by moving tasks around inside the node.
9679                  *
9680                  * If we cannot move enough load due to this classification
9681                  * the next pass will adjust the group classification and
9682                  * allow migration of more tasks.
9683                  *
9684                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
9685                  */
9686                 if (rt > env->fbq_type)
9687                         continue;
9688
9689                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
9690                 if (!nr_running)
9691                         continue;
9692
9693                 capacity = capacity_of(i);
9694
9695                 /*
9696                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
9697                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
9698                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
9699                  * average load.
9700                  */
9701                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9702                     !capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), capacity) &&
9703                     nr_running == 1)
9704                         continue;
9705
9706                 /* Make sure we only pull tasks from a CPU of lower priority */
9707                 if ((env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
9708                     sched_asym_prefer(i, env->dst_cpu) &&
9709                     nr_running == 1)
9710                         continue;
9711
9712                 switch (env->migration_type) {
9713                 case migrate_load:
9714                         /*
9715                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
9716                          * which is not scaled with the CPU capacity.
9717                          */
9718                         load = cpu_load(rq);
9719
9720                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
9721                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
9722                                 break;
9723
9724                         /*
9725                          * For the load comparisons with the other CPUs,
9726                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
9727                          * capacity, so that the load can be moved away
9728                          * from the CPU that is potentially running at a
9729                          * lower capacity.
9730                          *
9731                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
9732                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
9733                          * division works out to:
9734                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
9735                          * where j is our previous maximum.
9736                          */
9737                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
9738                                 busiest_load = load;
9739                                 busiest_capacity = capacity;
9740                                 busiest = rq;
9741                         }
9742                         break;
9743
9744                 case migrate_util:
9745                         util = cpu_util_cfs(i);
9746
9747                         /*
9748                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
9749                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
9750                          * detach the task.
9751                          */
9752                         if (nr_running <= 1)
9753                                 continue;
9754
9755                         if (busiest_util < util) {
9756                                 busiest_util = util;
9757                                 busiest = rq;
9758                         }
9759                         break;
9760
9761                 case migrate_task:
9762                         if (busiest_nr < nr_running) {
9763                                 busiest_nr = nr_running;
9764                                 busiest = rq;
9765                         }
9766                         break;
9767
9768                 case migrate_misfit:
9769                         /*
9770                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
9771                          * simply seek the "biggest" misfit task.
9772                          */
9773                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
9774                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
9775                                 busiest = rq;
9776                         }
9777
9778                         break;
9779
9780                 }
9781         }
9782
9783         return busiest;
9784 }
9785
9786 /*
9787  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
9788  * so long as it is large enough.
9789  */
9790 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
9791
9792 static inline bool
9793 asym_active_balance(struct lb_env *env)
9794 {
9795         /*
9796          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
9797          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
9798          * highest priority CPUs.
9799          */
9800         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
9801                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
9802 }
9803
9804 static inline bool
9805 imbalanced_active_balance(struct lb_env *env)
9806 {
9807         struct sched_domain *sd = env->sd;
9808
9809         /*
9810          * The imbalanced case includes the case of pinned tasks preventing a fair
9811          * distribution of the load on the system but also the even distribution of the
9812          * threads on a system with spare capacity
9813          */
9814         if ((env->migration_type == migrate_task) &&
9815             (sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2))
9816                 return 1;
9817
9818         return 0;
9819 }
9820
9821 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
9822 {
9823         struct sched_domain *sd = env->sd;
9824
9825         if (asym_active_balance(env))
9826                 return 1;
9827
9828         if (imbalanced_active_balance(env))
9829                 return 1;
9830
9831         /*
9832          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
9833          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
9834          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
9835          * available on dst_cpu.
9836          */
9837         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9838             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
9839                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
9840                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
9841                         return 1;
9842         }
9843
9844         if (env->migration_type == migrate_misfit)
9845                 return 1;
9846
9847         return 0;
9848 }
9849
9850 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
9851
9852 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
9853 {
9854         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9855         int cpu;
9856
9857         /*
9858          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
9859          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
9860          */
9861         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
9862                 return 0;
9863
9864         /*
9865          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
9866          * to do the newly idle load balance.
9867          */
9868         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9869                 return 1;
9870
9871         /* Try to find first idle CPU */
9872         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
9873                 if (!idle_cpu(cpu))
9874                         continue;
9875
9876                 /* Are we the first idle CPU? */
9877                 return cpu == env->dst_cpu;
9878         }
9879
9880         /* Are we the first CPU of this group ? */
9881         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
9882 }
9883
9884 /*
9885  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
9886  * tasks if there is an imbalance.
9887  */
9888 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
9889                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
9890                         int *continue_balancing)
9891 {
9892         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
9893         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
9894         struct sched_group *group;
9895         struct rq *busiest;
9896         struct rq_flags rf;
9897         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
9898
9899         struct lb_env env = {
9900                 .sd             = sd,
9901                 .dst_cpu        = this_cpu,
9902                 .dst_rq         = this_rq,
9903                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
9904                 .idle           = idle,
9905                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
9906                 .cpus           = cpus,
9907                 .fbq_type       = all,
9908                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
9909         };
9910
9911         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
9912
9913         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
9914
9915 redo:
9916         if (!should_we_balance(&env)) {
9917                 *continue_balancing = 0;
9918                 goto out_balanced;
9919         }
9920
9921         group = find_busiest_group(&env);
9922         if (!group) {
9923                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
9924                 goto out_balanced;
9925         }
9926
9927         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
9928         if (!busiest) {
9929                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
9930                 goto out_balanced;
9931         }
9932
9933         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
9934
9935         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
9936
9937         env.src_cpu = busiest->cpu;
9938         env.src_rq = busiest;
9939
9940         ld_moved = 0;
9941         /* Clear this flag as soon as we find a pullable task */
9942         env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9943         if (busiest->nr_running > 1) {
9944                 /*
9945                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
9946                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
9947                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
9948                  * correctly treated as an imbalance.
9949                  */
9950                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
9951
9952 more_balance:
9953                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
9954                 update_rq_clock(busiest);
9955
9956                 /*
9957                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
9958                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
9959                  */
9960                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
9961
9962                 /*
9963                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
9964                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
9965                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
9966                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
9967                  * See task_rq_lock() family for the details.
9968                  */
9969
9970                 rq_unlock(busiest, &rf);
9971
9972                 if (cur_ld_moved) {
9973                         attach_tasks(&env);
9974                         ld_moved += cur_ld_moved;
9975                 }
9976
9977                 local_irq_restore(rf.flags);
9978
9979                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
9980                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
9981                         goto more_balance;
9982                 }
9983
9984                 /*
9985                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
9986                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
9987                  * where they can run. The upper limit on how many times we
9988                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
9989                  * sched_group.
9990                  *
9991                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
9992                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
9993                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
9994                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
9995                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
9996                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
9997                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
9998                  * given_cpu) causing excess load to be moved to given_cpu.
9999                  * This however should not happen so much in practice and
10000                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
10001                  * excess load moved.
10002                  */
10003                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
10004
10005                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
10006                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
10007
10008                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
10009                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
10010                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
10011                         env.loop         = 0;
10012                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
10013
10014                         /*
10015                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
10016                          * need to continue with same src_cpu.
10017                          */
10018                         goto more_balance;
10019                 }
10020
10021                 /*
10022                  * We failed to reach balance because of affinity.
10023                  */
10024                 if (sd_parent) {
10025                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
10026
10027                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
10028                                 *group_imbalance = 1;
10029                 }
10030
10031                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
10032                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
10033                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
10034                         /*
10035                          * Attempting to continue load balancing at the current
10036                          * sched_domain level only makes sense if there are
10037                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
10038                          * pull load from which are not contained within the
10039                          * destination group that is receiving any migrated
10040                          * load.
10041                          */
10042                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
10043                                 env.loop = 0;
10044                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
10045                                 goto redo;
10046                         }
10047                         goto out_all_pinned;
10048                 }
10049         }
10050
10051         if (!ld_moved) {
10052                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
10053                 /*
10054                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
10055                  * We do not want newidle balance, which can be very
10056                  * frequent, pollute the failure counter causing
10057                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
10058                  */
10059                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
10060                         sd->nr_balance_failed++;
10061
10062                 if (need_active_balance(&env)) {
10063                         unsigned long flags;
10064
10065                         raw_spin_rq_lock_irqsave(busiest, flags);
10066
10067                         /*
10068                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
10069                          * if the curr task on busiest CPU can't be
10070                          * moved to this_cpu:
10071                          */
10072                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
10073                                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
10074                                 goto out_one_pinned;
10075                         }
10076
10077                         /* Record that we found at least one task that could run on this_cpu */
10078                         env.flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
10079
10080                         /*
10081                          * ->active_balance synchronizes accesses to
10082                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
10083                          * only after active load balance is finished.
10084                          */
10085                         if (!busiest->active_balance) {
10086                                 busiest->active_balance = 1;
10087                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
10088                                 active_balance = 1;
10089                         }
10090                         raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
10091
10092                         if (active_balance) {
10093                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
10094                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
10095                                         &busiest->active_balance_work);
10096                         }
10097                 }
10098         } else {
10099                 sd->nr_balance_failed = 0;
10100         }
10101
10102         if (likely(!active_balance) || need_active_balance(&env)) {
10103                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
10104                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
10105         }
10106
10107         goto out;
10108
10109 out_balanced:
10110         /*
10111          * We reach balance although we may have faced some affinity
10112          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
10113          * a chance to move and fix the imbalance.
10114          */
10115         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
10116                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
10117
10118                 if (*group_imbalance)
10119                         *group_imbalance = 0;
10120         }
10121
10122 out_all_pinned:
10123         /*
10124          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
10125          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
10126          * can try to migrate them.
10127          */
10128         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
10129
10130         sd->nr_balance_failed = 0;
10131
10132 out_one_pinned:
10133         ld_moved = 0;
10134
10135         /*
10136          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
10137          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
10138          * skyrocketing in a short amount of time. Skip the balance_interval
10139          * increase logic to avoid that.
10140          */
10141         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
10142                 goto out;
10143
10144         /* tune up the balancing interval */
10145         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
10146              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
10147             sd->balance_interval < sd->max_interval)
10148                 sd->balance_interval *= 2;
10149 out:
10150         return ld_moved;
10151 }
10152
10153 static inline unsigned long
10154 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
10155 {
10156         unsigned long interval = sd->balance_interval;
10157
10158         if (cpu_busy)
10159                 interval *= sd->busy_factor;
10160
10161         /* scale ms to jiffies */
10162         interval = msecs_to_jiffies(interval);
10163
10164         /*
10165          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
10166          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
10167          * from being multiples of each other.
10168          */
10169         if (cpu_busy)
10170                 interval -= 1;
10171
10172         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
10173
10174         return interval;
10175 }
10176
10177 static inline void
10178 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
10179 {
10180         unsigned long interval, next;
10181
10182         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
10183         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
10184         next = sd->last_balance + interval;
10185
10186         if (time_after(*next_balance, next))
10187                 *next_balance = next;
10188 }
10189
10190 /*
10191  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
10192  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
10193  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
10194  * avoids physical / logical imbalances.
10195  */
10196 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
10197 {
10198         struct rq *busiest_rq = data;
10199         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
10200         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
10201         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
10202         struct sched_domain *sd;
10203         struct task_struct *p = NULL;
10204         struct rq_flags rf;
10205
10206         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
10207         /*
10208          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
10209          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
10210          * inactive CPUs.
10211          */
10212         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
10213                 goto out_unlock;
10214
10215         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
10216         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
10217                      !busiest_rq->active_balance))
10218                 goto out_unlock;
10219
10220         /* Is there any task to move? */
10221         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
10222                 goto out_unlock;
10223
10224         /*
10225          * This condition is "impossible", if it occurs
10226          * we need to fix it. Originally reported by
10227          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
10228          */
10229         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
10230
10231         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
10232         rcu_read_lock();
10233         for_each_domain(target_cpu, sd) {
10234                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
10235                         break;
10236         }
10237
10238         if (likely(sd)) {
10239                 struct lb_env env = {
10240                         .sd             = sd,
10241                         .dst_cpu        = target_cpu,
10242                         .dst_rq         = target_rq,
10243                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
10244                         .src_rq         = busiest_rq,
10245                         .idle           = CPU_IDLE,
10246                         .flags          = LBF_ACTIVE_LB,
10247                 };
10248
10249                 schedstat_inc(sd->alb_count);
10250                 update_rq_clock(busiest_rq);
10251
10252                 p = detach_one_task(&env);
10253                 if (p) {
10254                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
10255                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
10256                         sd->nr_balance_failed = 0;
10257                 } else {
10258                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
10259                 }
10260         }
10261         rcu_read_unlock();
10262 out_unlock:
10263         busiest_rq->active_balance = 0;
10264         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
10265
10266         if (p)
10267                 attach_one_task(target_rq, p);
10268
10269         local_irq_enable();
10270
10271         return 0;
10272 }
10273
10274 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
10275
10276 /*
10277  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
10278  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
10279  */
10280 void update_max_interval(void)
10281 {
10282         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
10283 }
10284
10285 static inline bool update_newidle_cost(struct sched_domain *sd, u64 cost)
10286 {
10287         if (cost > sd->max_newidle_lb_cost) {
10288                 /*
10289                  * Track max cost of a domain to make sure to not delay the
10290                  * next wakeup on the CPU.
10291                  */
10292                 sd->max_newidle_lb_cost = cost;
10293                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
10294         } else if (time_after(jiffies, sd->last_decay_max_lb_cost + HZ)) {
10295                 /*
10296                  * Decay the newidle max times by ~1% per second to ensure that
10297                  * it is not outdated and the current max cost is actually
10298                  * shorter.
10299                  */
10300                 sd->max_newidle_lb_cost = (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
10301                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
10302
10303                 return true;
10304         }
10305
10306         return false;
10307 }
10308
10309 /*
10310  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
10311  * and initiates a balancing operation if so.
10312  *
10313  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
10314  */
10315 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
10316 {
10317         int continue_balancing = 1;
10318         int cpu = rq->cpu;
10319         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10320         unsigned long interval;
10321         struct sched_domain *sd;
10322         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10323         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
10324         int update_next_balance = 0;
10325         int need_serialize, need_decay = 0;
10326         u64 max_cost = 0;
10327
10328         rcu_read_lock();
10329         for_each_domain(cpu, sd) {
10330                 /*
10331                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
10332                  * visit to all the domains.
10333                  */
10334                 need_decay = update_newidle_cost(sd, 0);
10335                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
10336
10337                 /*
10338                  * Stop the load balance at this level. There is another
10339                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
10340                  * actively.
10341                  */
10342                 if (!continue_balancing) {
10343                         if (need_decay)
10344                                 continue;
10345                         break;
10346                 }
10347
10348                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10349
10350                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
10351                 if (need_serialize) {
10352                         if (!spin_trylock(&balancing))
10353                                 goto out;
10354                 }
10355
10356                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
10357                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
10358                                 /*
10359                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
10360                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
10361                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
10362                                  */
10363                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10364                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10365                         }
10366                         sd->last_balance = jiffies;
10367                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10368                 }
10369                 if (need_serialize)
10370                         spin_unlock(&balancing);
10371 out:
10372                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
10373                         next_balance = sd->last_balance + interval;
10374                         update_next_balance = 1;
10375                 }
10376         }
10377         if (need_decay) {
10378                 /*
10379                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
10380                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
10381                  */
10382                 rq->max_idle_balance_cost =
10383                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
10384         }
10385         rcu_read_unlock();
10386
10387         /*
10388          * next_balance will be updated only when there is a need.
10389          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
10390          * updated.
10391          */
10392         if (likely(update_next_balance))
10393                 rq->next_balance = next_balance;
10394
10395 }
10396
10397 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
10398 {
10399         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
10400 }
10401
10402 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10403 /*
10404  * idle load balancing details
10405  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
10406  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
10407  *   load balancing for all the idle CPUs.
10408  * - HK_TYPE_MISC CPUs are used for this task, because HK_TYPE_SCHED not set
10409  *   anywhere yet.
10410  */
10411
10412 static inline int find_new_ilb(void)
10413 {
10414         int ilb;
10415         const struct cpumask *hk_mask;
10416
10417         hk_mask = housekeeping_cpumask(HK_TYPE_MISC);
10418
10419         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask, hk_mask) {
10420
10421                 if (ilb == smp_processor_id())
10422                         continue;
10423
10424                 if (idle_cpu(ilb))
10425                         return ilb;
10426         }
10427
10428         return nr_cpu_ids;
10429 }
10430
10431 /*
10432  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
10433  * idle CPU in the HK_TYPE_MISC housekeeping set (if there is one).
10434  */
10435 static void kick_ilb(unsigned int flags)
10436 {
10437         int ilb_cpu;
10438
10439         /*
10440          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
10441          * not if we only update stats.
10442          */
10443         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10444                 nohz.next_balance = jiffies+1;
10445
10446         ilb_cpu = find_new_ilb();
10447
10448         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
10449                 return;
10450
10451         /*
10452          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
10453          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
10454          */
10455         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
10456         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
10457                 return;
10458
10459         /*
10460          * This way we generate an IPI on the target CPU which
10461          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
10462          * will be run before returning from the IPI.
10463          */
10464         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
10465 }
10466
10467 /*
10468  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
10469  * of idle CPUs in the system.
10470  */
10471 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
10472 {
10473         unsigned long now = jiffies;
10474         struct sched_domain_shared *sds;
10475         struct sched_domain *sd;
10476         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
10477         unsigned int flags = 0;
10478
10479         if (unlikely(rq->idle_balance))
10480                 return;
10481
10482         /*
10483          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
10484          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
10485          */
10486         nohz_balance_exit_idle(rq);
10487
10488         /*
10489          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
10490          * balancing.
10491          */
10492         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
10493                 return;
10494
10495         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
10496             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10497                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
10498
10499         if (time_before(now, nohz.next_balance))
10500                 goto out;
10501
10502         if (rq->nr_running >= 2) {
10503                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10504                 goto out;
10505         }
10506
10507         rcu_read_lock();
10508
10509         sd = rcu_dereference(rq->sd);
10510         if (sd) {
10511                 /*
10512                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
10513                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
10514                  * on.
10515                  */
10516                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
10517                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10518                         goto unlock;
10519                 }
10520         }
10521
10522         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
10523         if (sd) {
10524                 /*
10525                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
10526                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
10527                  * around.
10528                  */
10529                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
10530                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
10531                                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10532                                 goto unlock;
10533                         }
10534                 }
10535         }
10536
10537         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
10538         if (sd) {
10539                 /*
10540                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
10541                  * to run the misfit task on.
10542                  */
10543                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
10544                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10545                         goto unlock;
10546                 }
10547
10548                 /*
10549                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
10550                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
10551                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
10552                  *
10553                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
10554                  */
10555                 goto unlock;
10556         }
10557
10558         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
10559         if (sds) {
10560                 /*
10561                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
10562                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
10563                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
10564                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
10565                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
10566                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
10567                  * like this LLC domain has tasks we could move.
10568                  */
10569                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
10570                 if (nr_busy > 1) {
10571                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10572                         goto unlock;
10573                 }
10574         }
10575 unlock:
10576         rcu_read_unlock();
10577 out:
10578         if (READ_ONCE(nohz.needs_update))
10579                 flags |= NOHZ_NEXT_KICK;
10580
10581         if (flags)
10582                 kick_ilb(flags);
10583 }
10584
10585 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
10586 {
10587         struct sched_domain *sd;
10588
10589         rcu_read_lock();
10590         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10591
10592         if (!sd || !sd->nohz_idle)
10593                 goto unlock;
10594         sd->nohz_idle = 0;
10595
10596         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10597 unlock:
10598         rcu_read_unlock();
10599 }
10600
10601 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
10602 {
10603         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
10604
10605         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
10606                 return;
10607
10608         rq->nohz_tick_stopped = 0;
10609         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10610         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
10611
10612         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
10613 }
10614
10615 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
10616 {
10617         struct sched_domain *sd;
10618
10619         rcu_read_lock();
10620         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10621
10622         if (!sd || sd->nohz_idle)
10623                 goto unlock;
10624         sd->nohz_idle = 1;
10625
10626         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10627 unlock:
10628         rcu_read_unlock();
10629 }
10630
10631 /*
10632  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
10633  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
10634  */
10635 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
10636 {
10637         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10638
10639         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
10640
10641         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
10642         if (!cpu_active(cpu))
10643                 return;
10644
10645         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
10646         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_TYPE_SCHED))
10647                 return;
10648
10649         /*
10650          * Can be set safely without rq->lock held
10651          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
10652          * rq->lock is held during the check and the clear
10653          */
10654         rq->has_blocked_load = 1;
10655
10656         /*
10657          * The tick is still stopped but load could have been added in the
10658          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
10659          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
10660          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
10661          */
10662         if (rq->nohz_tick_stopped)
10663                 goto out;
10664
10665         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
10666         if (on_null_domain(rq))
10667                 return;
10668
10669         rq->nohz_tick_stopped = 1;
10670
10671         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10672         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
10673
10674         /*
10675          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
10676          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
10677          * and @needs_update stores.
10678          */
10679         smp_mb__after_atomic();
10680
10681         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
10682
10683         WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
10684 out:
10685         /*
10686          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
10687          * enable the periodic update of the load of idle cpus
10688          */
10689         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10690 }
10691
10692 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq)
10693 {
10694         unsigned int cpu = rq->cpu;
10695
10696         if (!rq->has_blocked_load)
10697                 return false;
10698
10699         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
10700                 return false;
10701
10702         if (!time_after(jiffies, READ_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick)))
10703                 return true;
10704
10705         update_blocked_averages(cpu);
10706
10707         return rq->has_blocked_load;
10708 }
10709
10710 /*
10711  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
10712  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
10713  * tasks movement depending of flags.
10714  */
10715 static void _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
10716                                enum cpu_idle_type idle)
10717 {
10718         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10719         unsigned long now = jiffies;
10720         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
10721         bool has_blocked_load = false;
10722         int update_next_balance = 0;
10723         int this_cpu = this_rq->cpu;
10724         int balance_cpu;
10725         struct rq *rq;
10726
10727         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
10728
10729         /*
10730          * We assume there will be no idle load after this update and clear
10731          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
10732          * set the has_blocked flag and trigger another update of idle load.
10733          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
10734          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
10735          * check the load of an idle cpu.
10736          *
10737          * Same applies to idle_cpus_mask vs needs_update.
10738          */
10739         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
10740                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
10741         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
10742                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 0);
10743
10744         /*
10745          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
10746          * store from nohz_balance_enter_idle().
10747          */
10748         smp_mb();
10749
10750         /*
10751          * Start with the next CPU after this_cpu so we will end with this_cpu and let a
10752          * chance for other idle cpu to pull load.
10753          */
10754         for_each_cpu_wrap(balance_cpu,  nohz.idle_cpus_mask, this_cpu+1) {
10755                 if (!idle_cpu(balance_cpu))
10756                         continue;
10757
10758                 /*
10759                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
10760                  * work being done for other CPUs. Next load
10761                  * balancing owner will pick it up.
10762                  */
10763                 if (need_resched()) {
10764                         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
10765                                 has_blocked_load = true;
10766                         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
10767                                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
10768                         goto abort;
10769                 }
10770
10771                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
10772
10773                 if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
10774                         has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq);
10775
10776                 /*
10777                  * If time for next balance is due,
10778                  * do the balance.
10779                  */
10780                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
10781                         struct rq_flags rf;
10782
10783                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10784                         update_rq_clock(rq);
10785                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10786
10787                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10788                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
10789                 }
10790
10791                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
10792                         next_balance = rq->next_balance;
10793                         update_next_balance = 1;
10794                 }
10795         }
10796
10797         /*
10798          * next_balance will be updated only when there is a need.
10799          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
10800          * updated.
10801          */
10802         if (likely(update_next_balance))
10803                 nohz.next_balance = next_balance;
10804
10805         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
10806                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
10807                            now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
10808
10809 abort:
10810         /* There is still blocked load, enable periodic update */
10811         if (has_blocked_load)
10812                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10813 }
10814
10815 /*
10816  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
10817  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
10818  */
10819 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10820 {
10821         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
10822
10823         if (!flags)
10824                 return false;
10825
10826         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
10827
10828         if (idle != CPU_IDLE)
10829                 return false;
10830
10831         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
10832
10833         return true;
10834 }
10835
10836 /*
10837  * Check if we need to run the ILB for updating blocked load before entering
10838  * idle state.
10839  */
10840 void nohz_run_idle_balance(int cpu)
10841 {
10842         unsigned int flags;
10843
10844         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(cpu));
10845
10846         /*
10847          * Update the blocked load only if no SCHED_SOFTIRQ is about to happen
10848          * (ie NOHZ_STATS_KICK set) and will do the same.
10849          */
10850         if ((flags == NOHZ_NEWILB_KICK) && !need_resched())
10851                 _nohz_idle_balance(cpu_rq(cpu), NOHZ_STATS_KICK, CPU_IDLE);
10852 }
10853
10854 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
10855 {
10856         int this_cpu = this_rq->cpu;
10857
10858         /*
10859          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
10860          * housekeeping
10861          */
10862         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_TYPE_SCHED))
10863                 return;
10864
10865         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
10866         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
10867                 return;
10868
10869         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
10870         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
10871             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10872                 return;
10873
10874         /*
10875          * Set the need to trigger ILB in order to update blocked load
10876          * before entering idle state.
10877          */
10878         atomic_or(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(this_cpu));
10879 }
10880
10881 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10882 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
10883
10884 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10885 {
10886         return false;
10887 }
10888
10889 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
10890 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10891
10892 /*
10893  * newidle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
10894  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
10895  *
10896  * Returns:
10897  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
10898  *     0 - failed, no new tasks
10899  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
10900  */
10901 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
10902 {
10903         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
10904         int this_cpu = this_rq->cpu;
10905         u64 t0, t1, curr_cost = 0;
10906         struct sched_domain *sd;
10907         int pulled_task = 0;
10908
10909         update_misfit_status(NULL, this_rq);
10910
10911         /*
10912          * There is a task waiting to run. No need to search for one.
10913          * Return 0; the task will be enqueued when switching to idle.
10914          */
10915         if (this_rq->ttwu_pending)
10916                 return 0;
10917
10918         /*
10919          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
10920          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
10921          */
10922         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
10923
10924         /*
10925          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
10926          */
10927         if (!cpu_active(this_cpu))
10928                 return 0;
10929
10930         /*
10931          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
10932          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
10933          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
10934          * re-start the picking loop.
10935          */
10936         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
10937
10938         rcu_read_lock();
10939         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
10940
10941         if (!READ_ONCE(this_rq->rd->overload) ||
10942             (sd && this_rq->avg_idle < sd->max_newidle_lb_cost)) {
10943
10944                 if (sd)
10945                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10946                 rcu_read_unlock();
10947
10948                 goto out;
10949         }
10950         rcu_read_unlock();
10951
10952         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
10953
10954         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
10955         update_blocked_averages(this_cpu);
10956
10957         rcu_read_lock();
10958         for_each_domain(this_cpu, sd) {
10959                 int continue_balancing = 1;
10960                 u64 domain_cost;
10961
10962                 update_next_balance(sd, &next_balance);
10963
10964                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost)
10965                         break;
10966
10967                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
10968
10969                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
10970                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
10971                                                    &continue_balancing);
10972
10973                         t1 = sched_clock_cpu(this_cpu);
10974                         domain_cost = t1 - t0;
10975                         update_newidle_cost(sd, domain_cost);
10976
10977                         curr_cost += domain_cost;
10978                         t0 = t1;
10979                 }
10980
10981                 /*
10982                  * Stop searching for tasks to pull if there are
10983                  * now runnable tasks on this rq.
10984                  */
10985                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0 ||
10986                     this_rq->ttwu_pending)
10987                         break;
10988         }
10989         rcu_read_unlock();
10990
10991         raw_spin_rq_lock(this_rq);
10992
10993         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
10994                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
10995
10996         /*
10997          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
10998          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
10999          * pretend we pulled a task.
11000          */
11001         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
11002                 pulled_task = 1;
11003
11004         /* Is there a task of a high priority class? */
11005         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
11006                 pulled_task = -1;
11007
11008 out:
11009         /* Move the next balance forward */
11010         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
11011                 this_rq->next_balance = next_balance;
11012
11013         if (pulled_task)
11014                 this_rq->idle_stamp = 0;
11015         else
11016                 nohz_newidle_balance(this_rq);
11017
11018         rq_repin_lock(this_rq, rf);
11019
11020         return pulled_task;
11021 }
11022
11023 /*
11024  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
11025  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
11026  */
11027 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
11028 {
11029         struct rq *this_rq = this_rq();
11030         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
11031                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
11032
11033         /*
11034          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
11035          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
11036          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
11037          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
11038          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
11039          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
11040          */
11041         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
11042                 return;
11043
11044         /* normal load balance */
11045         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
11046         rebalance_domains(this_rq, idle);
11047 }
11048
11049 /*
11050  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
11051  */
11052 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
11053 {
11054         /*
11055          * Don't need to rebalance while attached to NULL domain or
11056          * runqueue CPU is not active
11057          */
11058         if (unlikely(on_null_domain(rq) || !cpu_active(cpu_of(rq))))
11059                 return;
11060
11061         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
11062                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
11063
11064         nohz_balancer_kick(rq);
11065 }
11066
11067 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
11068 {
11069         update_sysctl();
11070
11071         update_runtime_enabled(rq);
11072 }
11073
11074 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
11075 {
11076         update_sysctl();
11077
11078         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
11079         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
11080 }
11081
11082 #endif /* CONFIG_SMP */
11083
11084 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
11085 static inline bool
11086 __entity_slice_used(struct sched_entity *se, int min_nr_tasks)
11087 {
11088         u64 slice = sched_slice(cfs_rq_of(se), se);
11089         u64 rtime = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
11090
11091         return (rtime * min_nr_tasks > slice);
11092 }
11093
11094 #define MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE   2
11095 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
11096 {
11097         if (!sched_core_enabled(rq))
11098                 return;
11099
11100         /*
11101          * If runqueue has only one task which used up its slice and
11102          * if the sibling is forced idle, then trigger schedule to
11103          * give forced idle task a chance.
11104          *
11105          * sched_slice() considers only this active rq and it gets the
11106          * whole slice. But during force idle, we have siblings acting
11107          * like a single runqueue and hence we need to consider runnable
11108          * tasks on this CPU and the forced idle CPU. Ideally, we should
11109          * go through the forced idle rq, but that would be a perf hit.
11110          * We can assume that the forced idle CPU has at least
11111          * MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE - 1 tasks and use that to check
11112          * if we need to give up the CPU.
11113          */
11114         if (rq->core->core_forceidle_count && rq->cfs.nr_running == 1 &&
11115             __entity_slice_used(&curr->se, MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE))
11116                 resched_curr(rq);
11117 }
11118
11119 /*
11120  * se_fi_update - Update the cfs_rq->min_vruntime_fi in a CFS hierarchy if needed.
11121  */
11122 static void se_fi_update(struct sched_entity *se, unsigned int fi_seq, bool forceidle)
11123 {
11124         for_each_sched_entity(se) {
11125                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11126
11127                 if (forceidle) {
11128                         if (cfs_rq->forceidle_seq == fi_seq)
11129                                 break;
11130                         cfs_rq->forceidle_seq = fi_seq;
11131                 }
11132
11133                 cfs_rq->min_vruntime_fi = cfs_rq->min_vruntime;
11134         }
11135 }
11136
11137 void task_vruntime_update(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool in_fi)
11138 {
11139         struct sched_entity *se = &p->se;
11140
11141         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
11142                 return;
11143
11144         se_fi_update(se, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11145 }
11146
11147 bool cfs_prio_less(struct task_struct *a, struct task_struct *b, bool in_fi)
11148 {
11149         struct rq *rq = task_rq(a);
11150         struct sched_entity *sea = &a->se;
11151         struct sched_entity *seb = &b->se;
11152         struct cfs_rq *cfs_rqa;
11153         struct cfs_rq *cfs_rqb;
11154         s64 delta;
11155
11156         SCHED_WARN_ON(task_rq(b)->core != rq->core);
11157
11158 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11159         /*
11160          * Find an se in the hierarchy for tasks a and b, such that the se's
11161          * are immediate siblings.
11162          */
11163         while (sea->cfs_rq->tg != seb->cfs_rq->tg) {
11164                 int sea_depth = sea->depth;
11165                 int seb_depth = seb->depth;
11166
11167                 if (sea_depth >= seb_depth)
11168                         sea = parent_entity(sea);
11169                 if (sea_depth <= seb_depth)
11170                         seb = parent_entity(seb);
11171         }
11172
11173         se_fi_update(sea, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11174         se_fi_update(seb, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11175
11176         cfs_rqa = sea->cfs_rq;
11177         cfs_rqb = seb->cfs_rq;
11178 #else
11179         cfs_rqa = &task_rq(a)->cfs;
11180         cfs_rqb = &task_rq(b)->cfs;
11181 #endif
11182
11183         /*
11184          * Find delta after normalizing se's vruntime with its cfs_rq's
11185          * min_vruntime_fi, which would have been updated in prior calls
11186          * to se_fi_update().
11187          */
11188         delta = (s64)(sea->vruntime - seb->vruntime) +
11189                 (s64)(cfs_rqb->min_vruntime_fi - cfs_rqa->min_vruntime_fi);
11190
11191         return delta > 0;
11192 }
11193 #else
11194 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr) {}
11195 #endif
11196
11197 /*
11198  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
11199  *
11200  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
11201  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
11202  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
11203  * parameters.
11204  */
11205 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
11206 {
11207         struct cfs_rq *cfs_rq;
11208         struct sched_entity *se = &curr->se;
11209
11210         for_each_sched_entity(se) {
11211                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11212                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
11213         }
11214
11215         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
11216                 task_tick_numa(rq, curr);
11217
11218         update_misfit_status(curr, rq);
11219         update_overutilized_status(task_rq(curr));
11220
11221         task_tick_core(rq, curr);
11222 }
11223
11224 /*
11225  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
11226  *  - child not yet on the tasklist
11227  *  - preemption disabled
11228  */
11229 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
11230 {
11231         struct cfs_rq *cfs_rq;
11232         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
11233         struct rq *rq = this_rq();
11234         struct rq_flags rf;
11235
11236         rq_lock(rq, &rf);
11237         update_rq_clock(rq);
11238
11239         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
11240         curr = cfs_rq->curr;
11241         if (curr) {
11242                 update_curr(cfs_rq);
11243                 se->vruntime = curr->vruntime;
11244         }
11245         place_entity(cfs_rq, se, 1);
11246
11247         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
11248                 /*
11249                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
11250                  * 'current' within the tree based on its new key value.
11251                  */
11252                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
11253                 resched_curr(rq);
11254         }
11255
11256         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11257         rq_unlock(rq, &rf);
11258 }
11259
11260 /*
11261  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
11262  * the current task.
11263  */
11264 static void
11265 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
11266 {
11267         if (!task_on_rq_queued(p))
11268                 return;
11269
11270         if (rq->cfs.nr_running == 1)
11271                 return;
11272
11273         /*
11274          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
11275          * our priority decreased, or if we are not currently running on
11276          * this runqueue and our priority is higher than the current's
11277          */
11278         if (task_current(rq, p)) {
11279                 if (p->prio > oldprio)
11280                         resched_curr(rq);
11281         } else
11282                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
11283 }
11284
11285 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
11286 {
11287         struct sched_entity *se = &p->se;
11288
11289         /*
11290          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
11291          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
11292          * vruntime.
11293          */
11294         if (p->on_rq)
11295                 return true;
11296
11297         /*
11298          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
11299          * But there are some cases where it has already been normalized:
11300          *
11301          * - A forked child which is waiting for being woken up by
11302          *   wake_up_new_task().
11303          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
11304          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
11305          */
11306         if (!se->sum_exec_runtime ||
11307             (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
11308                 return true;
11309
11310         return false;
11311 }
11312
11313 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11314 /*
11315  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
11316  * visible to the root
11317  */
11318 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11319 {
11320         struct cfs_rq *cfs_rq;
11321
11322         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se));
11323
11324         /* Start to propagate at parent */
11325         se = se->parent;
11326
11327         for_each_sched_entity(se) {
11328                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11329
11330                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq)){
11331                         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
11332                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
11333                         continue;
11334                 }
11335
11336                 if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
11337                         break;
11338         }
11339 }
11340 #else
11341 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
11342 #endif
11343
11344 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11345 {
11346         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11347
11348         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
11349         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
11350         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11351         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11352         propagate_entity_cfs_rq(se);
11353 }
11354
11355 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11356 {
11357         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11358
11359 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11360         /*
11361          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
11362          * class maintain depth value), reset depth properly.
11363          */
11364         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
11365 #endif
11366
11367         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
11368         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
11369         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11370         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11371         propagate_entity_cfs_rq(se);
11372 }
11373
11374 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11375 {
11376         struct sched_entity *se = &p->se;
11377         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11378
11379         if (!vruntime_normalized(p)) {
11380                 /*
11381                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
11382                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
11383                  */
11384                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
11385                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11386         }
11387
11388         detach_entity_cfs_rq(se);
11389 }
11390
11391 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11392 {
11393         struct sched_entity *se = &p->se;
11394         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11395
11396         attach_entity_cfs_rq(se);
11397
11398         if (!vruntime_normalized(p))
11399                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
11400 }
11401
11402 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11403 {
11404         detach_task_cfs_rq(p);
11405 }
11406
11407 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11408 {
11409         attach_task_cfs_rq(p);
11410
11411         if (task_on_rq_queued(p)) {
11412                 /*
11413                  * We were most likely switched from sched_rt, so
11414                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
11415                  * if we can still preempt the current task.
11416                  */
11417                 if (task_current(rq, p))
11418                         resched_curr(rq);
11419                 else
11420                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
11421         }
11422 }
11423
11424 /* Account for a task changing its policy or group.
11425  *
11426  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
11427  * migrates between groups/classes.
11428  */
11429 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
11430 {
11431         struct sched_entity *se = &p->se;
11432
11433 #ifdef CONFIG_SMP
11434         if (task_on_rq_queued(p)) {
11435                 /*
11436                  * Move the next running task to the front of the list, so our
11437                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
11438                  */
11439                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
11440         }
11441 #endif
11442
11443         for_each_sched_entity(se) {
11444                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11445
11446                 set_next_entity(cfs_rq, se);
11447                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
11448                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
11449         }
11450 }
11451
11452 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
11453 {
11454         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
11455         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
11456 #ifndef CONFIG_64BIT
11457         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
11458 #endif
11459 #ifdef CONFIG_SMP
11460         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
11461 #endif
11462 }
11463
11464 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11465 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
11466 {
11467         struct sched_entity *se = &p->se;
11468
11469         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11470         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
11471 }
11472
11473 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
11474 {
11475         detach_task_cfs_rq(p);
11476         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11477
11478 #ifdef CONFIG_SMP
11479         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
11480         p->se.avg.last_update_time = 0;
11481 #endif
11482         attach_task_cfs_rq(p);
11483 }
11484
11485 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
11486 {
11487         switch (type) {
11488         case TASK_SET_GROUP:
11489                 task_set_group_fair(p);
11490                 break;
11491
11492         case TASK_MOVE_GROUP:
11493                 task_move_group_fair(p);
11494                 break;
11495         }
11496 }
11497
11498 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11499 {
11500         int i;
11501
11502         for_each_possible_cpu(i) {
11503                 if (tg->cfs_rq)
11504                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
11505                 if (tg->se)
11506                         kfree(tg->se[i]);
11507         }
11508
11509         kfree(tg->cfs_rq);
11510         kfree(tg->se);
11511 }
11512
11513 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11514 {
11515         struct sched_entity *se;
11516         struct cfs_rq *cfs_rq;
11517         int i;
11518
11519         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
11520         if (!tg->cfs_rq)
11521                 goto err;
11522         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
11523         if (!tg->se)
11524                 goto err;
11525
11526         tg->shares = NICE_0_LOAD;
11527
11528         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11529
11530         for_each_possible_cpu(i) {
11531                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
11532                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11533                 if (!cfs_rq)
11534                         goto err;
11535
11536                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity_stats),
11537                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11538                 if (!se)
11539                         goto err_free_rq;
11540
11541                 init_cfs_rq(cfs_rq);
11542                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
11543                 init_entity_runnable_average(se);
11544         }
11545
11546         return 1;
11547
11548 err_free_rq:
11549         kfree(cfs_rq);
11550 err:
11551         return 0;
11552 }
11553
11554 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11555 {
11556         struct sched_entity *se;
11557         struct rq_flags rf;
11558         struct rq *rq;
11559         int i;
11560
11561         for_each_possible_cpu(i) {
11562                 rq = cpu_rq(i);
11563                 se = tg->se[i];
11564                 rq_lock_irq(rq, &rf);
11565                 update_rq_clock(rq);
11566                 attach_entity_cfs_rq(se);
11567                 sync_throttle(tg, i);
11568                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
11569         }
11570 }
11571
11572 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11573 {
11574         unsigned long flags;
11575         struct rq *rq;
11576         int cpu;
11577
11578         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11579
11580         for_each_possible_cpu(cpu) {
11581                 if (tg->se[cpu])
11582                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
11583
11584                 /*
11585                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
11586                  * check on_list without danger of it being re-added.
11587                  */
11588                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
11589                         continue;
11590
11591                 rq = cpu_rq(cpu);
11592
11593                 raw_spin_rq_lock_irqsave(rq, flags);
11594                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
11595                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(rq, flags);
11596         }
11597 }
11598
11599 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
11600                         struct sched_entity *se, int cpu,
11601                         struct sched_entity *parent)
11602 {
11603         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11604
11605         cfs_rq->tg = tg;
11606         cfs_rq->rq = rq;
11607         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
11608
11609         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
11610         tg->se[cpu] = se;
11611
11612         /* se could be NULL for root_task_group */
11613         if (!se)
11614                 return;
11615
11616         if (!parent) {
11617                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
11618                 se->depth = 0;
11619         } else {
11620                 se->cfs_rq = parent->my_q;
11621                 se->depth = parent->depth + 1;
11622         }
11623
11624         se->my_q = cfs_rq;
11625         /* guarantee group entities always have weight */
11626         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
11627         se->parent = parent;
11628 }
11629
11630 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
11631
11632 static int __sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11633 {
11634         int i;
11635
11636         lockdep_assert_held(&shares_mutex);
11637
11638         /*
11639          * We can't change the weight of the root cgroup.
11640          */
11641         if (!tg->se[0])
11642                 return -EINVAL;
11643
11644         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
11645
11646         if (tg->shares == shares)
11647                 return 0;
11648
11649         tg->shares = shares;
11650         for_each_possible_cpu(i) {
11651                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11652                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11653                 struct rq_flags rf;
11654
11655                 /* Propagate contribution to hierarchy */
11656                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11657                 update_rq_clock(rq);
11658                 for_each_sched_entity(se) {
11659                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
11660                         update_cfs_group(se);
11661                 }
11662                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11663         }
11664
11665         return 0;
11666 }
11667
11668 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11669 {
11670         int ret;
11671
11672         mutex_lock(&shares_mutex);
11673         if (tg_is_idle(tg))
11674                 ret = -EINVAL;
11675         else
11676                 ret = __sched_group_set_shares(tg, shares);
11677         mutex_unlock(&shares_mutex);
11678
11679         return ret;
11680 }
11681
11682 int sched_group_set_idle(struct task_group *tg, long idle)
11683 {
11684         int i;
11685
11686         if (tg == &root_task_group)
11687                 return -EINVAL;
11688
11689         if (idle < 0 || idle > 1)
11690                 return -EINVAL;
11691
11692         mutex_lock(&shares_mutex);
11693
11694         if (tg->idle == idle) {
11695                 mutex_unlock(&shares_mutex);
11696                 return 0;
11697         }
11698
11699         tg->idle = idle;
11700
11701         for_each_possible_cpu(i) {
11702                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11703                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11704                 struct cfs_rq *parent_cfs_rq, *grp_cfs_rq = tg->cfs_rq[i];
11705                 bool was_idle = cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq);
11706                 long idle_task_delta;
11707                 struct rq_flags rf;
11708
11709                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11710
11711                 grp_cfs_rq->idle = idle;
11712                 if (WARN_ON_ONCE(was_idle == cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq)))
11713                         goto next_cpu;
11714
11715                 if (se->on_rq) {
11716                         parent_cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11717                         if (cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
11718                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running++;
11719                         else
11720                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running--;
11721                 }
11722
11723                 idle_task_delta = grp_cfs_rq->h_nr_running -
11724                                   grp_cfs_rq->idle_h_nr_running;
11725                 if (!cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
11726                         idle_task_delta *= -1;
11727
11728                 for_each_sched_entity(se) {
11729                         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11730
11731                         if (!se->on_rq)
11732                                 break;
11733
11734                         cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
11735
11736                         /* Already accounted at parent level and above. */
11737                         if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
11738                                 break;
11739                 }
11740
11741 next_cpu:
11742                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11743         }
11744
11745         /* Idle groups have minimum weight. */
11746         if (tg_is_idle(tg))
11747                 __sched_group_set_shares(tg, scale_load(WEIGHT_IDLEPRIO));
11748         else
11749                 __sched_group_set_shares(tg, NICE_0_LOAD);
11750
11751         mutex_unlock(&shares_mutex);
11752         return 0;
11753 }
11754
11755 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11756
11757 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11758
11759 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11760 {
11761         return 1;
11762 }
11763
11764 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11765
11766 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11767
11768 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11769
11770
11771 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
11772 {
11773         struct sched_entity *se = &task->se;
11774         unsigned int rr_interval = 0;
11775
11776         /*
11777          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
11778          * idle runqueue:
11779          */
11780         if (rq->cfs.load.weight)
11781                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
11782
11783         return rr_interval;
11784 }
11785
11786 /*
11787  * All the scheduling class methods:
11788  */
11789 DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
11790
11791         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
11792         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
11793         .yield_task             = yield_task_fair,
11794         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
11795
11796         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
11797
11798         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
11799         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
11800         .set_next_task          = set_next_task_fair,
11801
11802 #ifdef CONFIG_SMP
11803         .balance                = balance_fair,
11804         .pick_task              = pick_task_fair,
11805         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
11806         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
11807
11808         .rq_online              = rq_online_fair,
11809         .rq_offline             = rq_offline_fair,
11810
11811         .task_dead              = task_dead_fair,
11812         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
11813 #endif
11814
11815         .task_tick              = task_tick_fair,
11816         .task_fork              = task_fork_fair,
11817
11818         .prio_changed           = prio_changed_fair,
11819         .switched_from          = switched_from_fair,
11820         .switched_to            = switched_to_fair,
11821
11822         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
11823
11824         .update_curr            = update_curr_fair,
11825
11826 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11827         .task_change_group      = task_change_group_fair,
11828 #endif
11829
11830 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
11831         .uclamp_enabled         = 1,
11832 #endif
11833 };
11834
11835 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
11836 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
11837 {
11838         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
11839
11840         rcu_read_lock();
11841         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
11842                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
11843         rcu_read_unlock();
11844 }
11845
11846 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
11847 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
11848 {
11849         int node;
11850         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
11851         struct numa_group *ng;
11852
11853         rcu_read_lock();
11854         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
11855         for_each_online_node(node) {
11856                 if (p->numa_faults) {
11857                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
11858                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11859                 }
11860                 if (ng) {
11861                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
11862                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11863                 }
11864                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
11865         }
11866         rcu_read_unlock();
11867 }
11868 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
11869 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
11870
11871 __init void init_sched_fair_class(void)
11872 {
11873 #ifdef CONFIG_SMP
11874         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
11875
11876 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
11877         nohz.next_balance = jiffies;
11878         nohz.next_blocked = jiffies;
11879         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
11880 #endif
11881 #endif /* SMP */
11882
11883 }
11884
11885 /*
11886  * Helper functions to facilitate extracting info from tracepoints.
11887  */
11888
11889 const struct sched_avg *sched_trace_cfs_rq_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
11890 {
11891 #ifdef CONFIG_SMP
11892         return cfs_rq ? &cfs_rq->avg : NULL;
11893 #else
11894         return NULL;
11895 #endif
11896 }
11897 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_avg);
11898
11899 char *sched_trace_cfs_rq_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *str, int len)
11900 {
11901         if (!cfs_rq) {
11902                 if (str)
11903                         strlcpy(str, "(null)", len);
11904                 else
11905                         return NULL;
11906         }
11907
11908         cfs_rq_tg_path(cfs_rq, str, len);
11909         return str;
11910 }
11911 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_path);
11912
11913 int sched_trace_cfs_rq_cpu(struct cfs_rq *cfs_rq)
11914 {
11915         return cfs_rq ? cpu_of(rq_of(cfs_rq)) : -1;
11916 }
11917 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_cpu);
11918
11919 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_rt(struct rq *rq)
11920 {
11921 #ifdef CONFIG_SMP
11922         return rq ? &rq->avg_rt : NULL;
11923 #else
11924         return NULL;
11925 #endif
11926 }
11927 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_rt);
11928
11929 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_dl(struct rq *rq)
11930 {
11931 #ifdef CONFIG_SMP
11932         return rq ? &rq->avg_dl : NULL;
11933 #else
11934         return NULL;
11935 #endif
11936 }
11937 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_dl);
11938
11939 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_irq(struct rq *rq)
11940 {
11941 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ)
11942         return rq ? &rq->avg_irq : NULL;
11943 #else
11944         return NULL;
11945 #endif
11946 }
11947 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_irq);
11948
11949 int sched_trace_rq_cpu(struct rq *rq)
11950 {
11951         return rq ? cpu_of(rq) : -1;
11952 }
11953 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu);
11954
11955 int sched_trace_rq_cpu_capacity(struct rq *rq)
11956 {
11957         return rq ?
11958 #ifdef CONFIG_SMP
11959                 rq->cpu_capacity
11960 #else
11961                 SCHED_CAPACITY_SCALE
11962 #endif
11963                 : -1;
11964 }
11965 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu_capacity);
11966
11967 const struct cpumask *sched_trace_rd_span(struct root_domain *rd)
11968 {
11969 #ifdef CONFIG_SMP
11970         return rd ? rd->span : NULL;
11971 #else
11972         return NULL;
11973 #endif
11974 }
11975 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rd_span);
11976
11977 int sched_trace_rq_nr_running(struct rq *rq)
11978 {
11979         return rq ? rq->nr_running : -1;
11980 }
11981 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_nr_running);