Merge tag 'v5.17-rc4' into clk-ti
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include "sched.h"
24
25 /*
26  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
27  *
28  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
29  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
30  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
31  * based scheduling concepts.
32  *
33  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
34  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
35  *
36  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
37  */
38 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
39 static unsigned int normalized_sysctl_sched_latency     = 6000000ULL;
40
41 /*
42  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
43  *
44  * Options are:
45  *
46  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
47  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
48  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
49  *
50  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
51  */
52 unsigned int sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
53
54 /*
55  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
56  *
57  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
58  */
59 unsigned int sysctl_sched_min_granularity                       = 750000ULL;
60 static unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity     = 750000ULL;
61
62 /*
63  * Minimal preemption granularity for CPU-bound SCHED_IDLE tasks.
64  * Applies only when SCHED_IDLE tasks compete with normal tasks.
65  *
66  * (default: 0.75 msec)
67  */
68 unsigned int sysctl_sched_idle_min_granularity                  = 750000ULL;
69
70 /*
71  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
72  */
73 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
74
75 /*
76  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
77  * parent will (try to) run first.
78  */
79 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
80
81 /*
82  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
83  *
84  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
85  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
86  * have immediate wakeup/sleep latencies.
87  *
88  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
89  */
90 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity                    = 1000000UL;
91 static unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity  = 1000000UL;
92
93 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
94
95 int sched_thermal_decay_shift;
96 static int __init setup_sched_thermal_decay_shift(char *str)
97 {
98         int _shift = 0;
99
100         if (kstrtoint(str, 0, &_shift))
101                 pr_warn("Unable to set scheduler thermal pressure decay shift parameter\n");
102
103         sched_thermal_decay_shift = clamp(_shift, 0, 10);
104         return 1;
105 }
106 __setup("sched_thermal_decay_shift=", setup_sched_thermal_decay_shift);
107
108 #ifdef CONFIG_SMP
109 /*
110  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
111  */
112 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
113 {
114         return -cpu;
115 }
116
117 /*
118  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity.
119  *
120  * (default: ~20%)
121  */
122 #define fits_capacity(cap, max) ((cap) * 1280 < (max) * 1024)
123
124 /*
125  * The margin used when comparing CPU capacities.
126  * is 'cap1' noticeably greater than 'cap2'
127  *
128  * (default: ~5%)
129  */
130 #define capacity_greater(cap1, cap2) ((cap1) * 1024 > (cap2) * 1078)
131 #endif
132
133 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
134 /*
135  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
136  * each time a cfs_rq requests quota.
137  *
138  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
139  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
140  * we will always only issue the remaining available time.
141  *
142  * (default: 5 msec, units: microseconds)
143  */
144 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
145 #endif
146
147 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
148 {
149         lw->weight += inc;
150         lw->inv_weight = 0;
151 }
152
153 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
154 {
155         lw->weight -= dec;
156         lw->inv_weight = 0;
157 }
158
159 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
160 {
161         lw->weight = w;
162         lw->inv_weight = 0;
163 }
164
165 /*
166  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
167  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
168  * to users decreases. But the relationship is not linear,
169  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
170  * number of CPUs.
171  *
172  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
173  */
174 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
175 {
176         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
177         unsigned int factor;
178
179         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
180         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
181                 factor = 1;
182                 break;
183         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
184                 factor = cpus;
185                 break;
186         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
187         default:
188                 factor = 1 + ilog2(cpus);
189                 break;
190         }
191
192         return factor;
193 }
194
195 static void update_sysctl(void)
196 {
197         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
198
199 #define SET_SYSCTL(name) \
200         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
201         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
202         SET_SYSCTL(sched_latency);
203         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
204 #undef SET_SYSCTL
205 }
206
207 void __init sched_init_granularity(void)
208 {
209         update_sysctl();
210 }
211
212 #define WMULT_CONST     (~0U)
213 #define WMULT_SHIFT     32
214
215 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
216 {
217         unsigned long w;
218
219         if (likely(lw->inv_weight))
220                 return;
221
222         w = scale_load_down(lw->weight);
223
224         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
225                 lw->inv_weight = 1;
226         else if (unlikely(!w))
227                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
228         else
229                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
230 }
231
232 /*
233  * delta_exec * weight / lw.weight
234  *   OR
235  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
236  *
237  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
238  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
239  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
240  *
241  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
242  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
243  */
244 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
245 {
246         u64 fact = scale_load_down(weight);
247         u32 fact_hi = (u32)(fact >> 32);
248         int shift = WMULT_SHIFT;
249         int fs;
250
251         __update_inv_weight(lw);
252
253         if (unlikely(fact_hi)) {
254                 fs = fls(fact_hi);
255                 shift -= fs;
256                 fact >>= fs;
257         }
258
259         fact = mul_u32_u32(fact, lw->inv_weight);
260
261         fact_hi = (u32)(fact >> 32);
262         if (fact_hi) {
263                 fs = fls(fact_hi);
264                 shift -= fs;
265                 fact >>= fs;
266         }
267
268         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
269 }
270
271
272 const struct sched_class fair_sched_class;
273
274 /**************************************************************
275  * CFS operations on generic schedulable entities:
276  */
277
278 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
279
280 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
281 #define for_each_sched_entity(se) \
282                 for (; se; se = se->parent)
283
284 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
285 {
286         if (!path)
287                 return;
288
289         if (cfs_rq && task_group_is_autogroup(cfs_rq->tg))
290                 autogroup_path(cfs_rq->tg, path, len);
291         else if (cfs_rq && cfs_rq->tg->css.cgroup)
292                 cgroup_path(cfs_rq->tg->css.cgroup, path, len);
293         else
294                 strlcpy(path, "(null)", len);
295 }
296
297 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
298 {
299         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
300         int cpu = cpu_of(rq);
301
302         if (cfs_rq->on_list)
303                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
304
305         cfs_rq->on_list = 1;
306
307         /*
308          * Ensure we either appear before our parent (if already
309          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
310          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
311          * reduces this to two cases and a special case for the root
312          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
313          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
314          * to a tree or when we reach the top of the tree
315          */
316         if (cfs_rq->tg->parent &&
317             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
318                 /*
319                  * If parent is already on the list, we add the child
320                  * just before. Thanks to circular linked property of
321                  * the list, this means to put the child at the tail
322                  * of the list that starts by parent.
323                  */
324                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
325                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
326                 /*
327                  * The branch is now connected to its tree so we can
328                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
329                  * list.
330                  */
331                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
332                 return true;
333         }
334
335         if (!cfs_rq->tg->parent) {
336                 /*
337                  * cfs rq without parent should be put
338                  * at the tail of the list.
339                  */
340                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
341                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
342                 /*
343                  * We have reach the top of a tree so we can reset
344                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
345                  */
346                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
347                 return true;
348         }
349
350         /*
351          * The parent has not already been added so we want to
352          * make sure that it will be put after us.
353          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
354          * where we will add parent.
355          */
356         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
357         /*
358          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
359          * of the branch
360          */
361         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
362         return false;
363 }
364
365 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
366 {
367         if (cfs_rq->on_list) {
368                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
369
370                 /*
371                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
372                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
373                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
374                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
375                  * at the end of the enqueue.
376                  */
377                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
378                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
379
380                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
381                 cfs_rq->on_list = 0;
382         }
383 }
384
385 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
386 {
387         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
388 }
389
390 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
391 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
392         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
393                                  leaf_cfs_rq_list)
394
395 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
396 static inline struct cfs_rq *
397 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
398 {
399         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
400                 return se->cfs_rq;
401
402         return NULL;
403 }
404
405 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
406 {
407         return se->parent;
408 }
409
410 static void
411 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
412 {
413         int se_depth, pse_depth;
414
415         /*
416          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
417          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
418          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
419          * parent.
420          */
421
422         /* First walk up until both entities are at same depth */
423         se_depth = (*se)->depth;
424         pse_depth = (*pse)->depth;
425
426         while (se_depth > pse_depth) {
427                 se_depth--;
428                 *se = parent_entity(*se);
429         }
430
431         while (pse_depth > se_depth) {
432                 pse_depth--;
433                 *pse = parent_entity(*pse);
434         }
435
436         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
437                 *se = parent_entity(*se);
438                 *pse = parent_entity(*pse);
439         }
440 }
441
442 static int tg_is_idle(struct task_group *tg)
443 {
444         return tg->idle > 0;
445 }
446
447 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
448 {
449         return cfs_rq->idle > 0;
450 }
451
452 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
453 {
454         if (entity_is_task(se))
455                 return task_has_idle_policy(task_of(se));
456         return cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se));
457 }
458
459 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
460
461 #define for_each_sched_entity(se) \
462                 for (; se; se = NULL)
463
464 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
465 {
466         if (path)
467                 strlcpy(path, "(null)", len);
468 }
469
470 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
471 {
472         return true;
473 }
474
475 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
476 {
477 }
478
479 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
480 {
481 }
482
483 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
484                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
485
486 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
487 {
488         return NULL;
489 }
490
491 static inline void
492 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
493 {
494 }
495
496 static inline int tg_is_idle(struct task_group *tg)
497 {
498         return 0;
499 }
500
501 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
502 {
503         return 0;
504 }
505
506 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
507 {
508         return 0;
509 }
510
511 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
512
513 static __always_inline
514 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
515
516 /**************************************************************
517  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
518  */
519
520 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
521 {
522         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
523         if (delta > 0)
524                 max_vruntime = vruntime;
525
526         return max_vruntime;
527 }
528
529 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
530 {
531         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
532         if (delta < 0)
533                 min_vruntime = vruntime;
534
535         return min_vruntime;
536 }
537
538 static inline bool entity_before(struct sched_entity *a,
539                                 struct sched_entity *b)
540 {
541         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
542 }
543
544 #define __node_2_se(node) \
545         rb_entry((node), struct sched_entity, run_node)
546
547 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
548 {
549         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
550         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
551
552         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
553
554         if (curr) {
555                 if (curr->on_rq)
556                         vruntime = curr->vruntime;
557                 else
558                         curr = NULL;
559         }
560
561         if (leftmost) { /* non-empty tree */
562                 struct sched_entity *se = __node_2_se(leftmost);
563
564                 if (!curr)
565                         vruntime = se->vruntime;
566                 else
567                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
568         }
569
570         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
571         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
572 #ifndef CONFIG_64BIT
573         smp_wmb();
574         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
575 #endif
576 }
577
578 static inline bool __entity_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
579 {
580         return entity_before(__node_2_se(a), __node_2_se(b));
581 }
582
583 /*
584  * Enqueue an entity into the rb-tree:
585  */
586 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
587 {
588         rb_add_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline, __entity_less);
589 }
590
591 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
592 {
593         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
594 }
595
596 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
597 {
598         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
599
600         if (!left)
601                 return NULL;
602
603         return __node_2_se(left);
604 }
605
606 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
607 {
608         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
609
610         if (!next)
611                 return NULL;
612
613         return __node_2_se(next);
614 }
615
616 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
617 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
618 {
619         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
620
621         if (!last)
622                 return NULL;
623
624         return __node_2_se(last);
625 }
626
627 /**************************************************************
628  * Scheduling class statistics methods:
629  */
630
631 int sched_update_scaling(void)
632 {
633         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
634
635         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
636                                         sysctl_sched_min_granularity);
637
638 #define WRT_SYSCTL(name) \
639         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
640         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
641         WRT_SYSCTL(sched_latency);
642         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
643 #undef WRT_SYSCTL
644
645         return 0;
646 }
647 #endif
648
649 /*
650  * delta /= w
651  */
652 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
653 {
654         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
655                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
656
657         return delta;
658 }
659
660 /*
661  * The idea is to set a period in which each task runs once.
662  *
663  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
664  * this period because otherwise the slices get too small.
665  *
666  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
667  */
668 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
669 {
670         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
671                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
672         else
673                 return sysctl_sched_latency;
674 }
675
676 static bool sched_idle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq);
677
678 /*
679  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
680  * proportional to the weight.
681  *
682  * s = p*P[w/rw]
683  */
684 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
685 {
686         unsigned int nr_running = cfs_rq->nr_running;
687         struct sched_entity *init_se = se;
688         unsigned int min_gran;
689         u64 slice;
690
691         if (sched_feat(ALT_PERIOD))
692                 nr_running = rq_of(cfs_rq)->cfs.h_nr_running;
693
694         slice = __sched_period(nr_running + !se->on_rq);
695
696         for_each_sched_entity(se) {
697                 struct load_weight *load;
698                 struct load_weight lw;
699                 struct cfs_rq *qcfs_rq;
700
701                 qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
702                 load = &qcfs_rq->load;
703
704                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
705                         lw = qcfs_rq->load;
706
707                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
708                         load = &lw;
709                 }
710                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
711         }
712
713         if (sched_feat(BASE_SLICE)) {
714                 if (se_is_idle(init_se) && !sched_idle_cfs_rq(cfs_rq))
715                         min_gran = sysctl_sched_idle_min_granularity;
716                 else
717                         min_gran = sysctl_sched_min_granularity;
718
719                 slice = max_t(u64, slice, min_gran);
720         }
721
722         return slice;
723 }
724
725 /*
726  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
727  *
728  * vs = s/w
729  */
730 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
731 {
732         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
733 }
734
735 #include "pelt.h"
736 #ifdef CONFIG_SMP
737
738 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
739 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
740 static unsigned long capacity_of(int cpu);
741
742 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
743 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
744 {
745         struct sched_avg *sa = &se->avg;
746
747         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
748
749         /*
750          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
751          * they get a chance to stabilize to their real load level.
752          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
753          * nothing has been attached to the task group yet.
754          */
755         if (entity_is_task(se))
756                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
757
758         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
759 }
760
761 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
762
763 /*
764  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
765  * based on the cfs_rq's current util_avg:
766  *
767  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
768  *
769  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
770  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
771  * as when the series is a harmonic series.
772  *
773  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
774  * only 1/2 of the left utilization budget:
775  *
776  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
777  *
778  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
779  *
780  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
781  * the beginning would be like:
782  *
783  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
784  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
785  *
786  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
787  * if util_avg > util_avg_cap.
788  */
789 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
790 {
791         struct sched_entity *se = &p->se;
792         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
793         struct sched_avg *sa = &se->avg;
794         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
795         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
796
797         if (cap > 0) {
798                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
799                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
800                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
801
802                         if (sa->util_avg > cap)
803                                 sa->util_avg = cap;
804                 } else {
805                         sa->util_avg = cap;
806                 }
807         }
808
809         sa->runnable_avg = sa->util_avg;
810
811         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
812                 /*
813                  * For !fair tasks do:
814                  *
815                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
816                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
817                 switched_from_fair(rq, p);
818                  *
819                  * such that the next switched_to_fair() has the
820                  * expected state.
821                  */
822                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
823                 return;
824         }
825
826         attach_entity_cfs_rq(se);
827 }
828
829 #else /* !CONFIG_SMP */
830 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
831 {
832 }
833 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
834 {
835 }
836 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
837 {
838 }
839 #endif /* CONFIG_SMP */
840
841 /*
842  * Update the current task's runtime statistics.
843  */
844 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
845 {
846         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
847         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
848         u64 delta_exec;
849
850         if (unlikely(!curr))
851                 return;
852
853         delta_exec = now - curr->exec_start;
854         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
855                 return;
856
857         curr->exec_start = now;
858
859         if (schedstat_enabled()) {
860                 struct sched_statistics *stats;
861
862                 stats = __schedstats_from_se(curr);
863                 __schedstat_set(stats->exec_max,
864                                 max(delta_exec, stats->exec_max));
865         }
866
867         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
868         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
869
870         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
871         update_min_vruntime(cfs_rq);
872
873         if (entity_is_task(curr)) {
874                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
875
876                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
877                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
878                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
879         }
880
881         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
882 }
883
884 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
885 {
886         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
887 }
888
889 static inline void
890 update_stats_wait_start_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
891 {
892         struct sched_statistics *stats;
893         struct task_struct *p = NULL;
894
895         if (!schedstat_enabled())
896                 return;
897
898         stats = __schedstats_from_se(se);
899
900         if (entity_is_task(se))
901                 p = task_of(se);
902
903         __update_stats_wait_start(rq_of(cfs_rq), p, stats);
904 }
905
906 static inline void
907 update_stats_wait_end_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
908 {
909         struct sched_statistics *stats;
910         struct task_struct *p = NULL;
911
912         if (!schedstat_enabled())
913                 return;
914
915         stats = __schedstats_from_se(se);
916
917         /*
918          * When the sched_schedstat changes from 0 to 1, some sched se
919          * maybe already in the runqueue, the se->statistics.wait_start
920          * will be 0.So it will let the delta wrong. We need to avoid this
921          * scenario.
922          */
923         if (unlikely(!schedstat_val(stats->wait_start)))
924                 return;
925
926         if (entity_is_task(se))
927                 p = task_of(se);
928
929         __update_stats_wait_end(rq_of(cfs_rq), p, stats);
930 }
931
932 static inline void
933 update_stats_enqueue_sleeper_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
934 {
935         struct sched_statistics *stats;
936         struct task_struct *tsk = NULL;
937
938         if (!schedstat_enabled())
939                 return;
940
941         stats = __schedstats_from_se(se);
942
943         if (entity_is_task(se))
944                 tsk = task_of(se);
945
946         __update_stats_enqueue_sleeper(rq_of(cfs_rq), tsk, stats);
947 }
948
949 /*
950  * Task is being enqueued - update stats:
951  */
952 static inline void
953 update_stats_enqueue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
954 {
955         if (!schedstat_enabled())
956                 return;
957
958         /*
959          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
960          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
961          */
962         if (se != cfs_rq->curr)
963                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, se);
964
965         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
966                 update_stats_enqueue_sleeper_fair(cfs_rq, se);
967 }
968
969 static inline void
970 update_stats_dequeue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
971 {
972
973         if (!schedstat_enabled())
974                 return;
975
976         /*
977          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
978          * waiting task:
979          */
980         if (se != cfs_rq->curr)
981                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
982
983         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
984                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
985                 unsigned int state;
986
987                 /* XXX racy against TTWU */
988                 state = READ_ONCE(tsk->__state);
989                 if (state & TASK_INTERRUPTIBLE)
990                         __schedstat_set(tsk->stats.sleep_start,
991                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
992                 if (state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
993                         __schedstat_set(tsk->stats.block_start,
994                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
995         }
996 }
997
998 /*
999  * We are picking a new current task - update its stats:
1000  */
1001 static inline void
1002 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1003 {
1004         /*
1005          * We are starting a new run period:
1006          */
1007         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1008 }
1009
1010 /**************************************************
1011  * Scheduling class queueing methods:
1012  */
1013
1014 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1015 /*
1016  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1017  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1018  * numa_balancing_scan_size.
1019  */
1020 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1021 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1022
1023 /* Portion of address space to scan in MB */
1024 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1025
1026 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1027 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1028
1029 struct numa_group {
1030         refcount_t refcount;
1031
1032         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1033         int nr_tasks;
1034         pid_t gid;
1035         int active_nodes;
1036
1037         struct rcu_head rcu;
1038         unsigned long total_faults;
1039         unsigned long max_faults_cpu;
1040         /*
1041          * faults[] array is split into two regions: faults_mem and faults_cpu.
1042          *
1043          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1044          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1045          * more by CPU use than by memory faults.
1046          */
1047         unsigned long faults[];
1048 };
1049
1050 /*
1051  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1052  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1053  */
1054 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1055 {
1056         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1057                 (lockdep_is_held(__rq_lockp(task_rq(p))) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1058 }
1059
1060 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1061 {
1062         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1063 }
1064
1065 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1066 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1067
1068 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1069 {
1070         unsigned long rss = 0;
1071         unsigned long nr_scan_pages;
1072
1073         /*
1074          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1075          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1076          * on resident pages
1077          */
1078         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1079         rss = get_mm_rss(p->mm);
1080         if (!rss)
1081                 rss = nr_scan_pages;
1082
1083         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1084         return rss / nr_scan_pages;
1085 }
1086
1087 /* For sanity's sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1088 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1089
1090 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1091 {
1092         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1093         unsigned int scan, floor;
1094         unsigned int windows = 1;
1095
1096         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1097                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1098         floor = 1000 / windows;
1099
1100         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1101         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1102 }
1103
1104 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1105 {
1106         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1107         unsigned long period = smin;
1108         struct numa_group *ng;
1109
1110         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1111         rcu_read_lock();
1112         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1113         if (ng) {
1114                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1115                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1116
1117                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1118                 period *= shared + 1;
1119                 period /= private + shared + 1;
1120         }
1121         rcu_read_unlock();
1122
1123         return max(smin, period);
1124 }
1125
1126 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1127 {
1128         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1129         unsigned long smax;
1130         struct numa_group *ng;
1131
1132         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1133         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1134
1135         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1136         ng = deref_curr_numa_group(p);
1137         if (ng) {
1138                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1139                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1140                 unsigned long period = smax;
1141
1142                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1143                 period *= shared + 1;
1144                 period /= private + shared + 1;
1145
1146                 smax = max(smax, period);
1147         }
1148
1149         return max(smin, smax);
1150 }
1151
1152 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1153 {
1154         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1155         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1156 }
1157
1158 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1159 {
1160         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1161         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1162 }
1163
1164 /* Shared or private faults. */
1165 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1166
1167 /* Memory and CPU locality */
1168 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1169
1170 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1171 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1172
1173 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1174 {
1175         struct numa_group *ng;
1176         pid_t gid = 0;
1177
1178         rcu_read_lock();
1179         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1180         if (ng)
1181                 gid = ng->gid;
1182         rcu_read_unlock();
1183
1184         return gid;
1185 }
1186
1187 /*
1188  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1189  * occupy the first half of the array. The second half of the
1190  * array is for current counters, which are averaged into the
1191  * first set by task_numa_placement.
1192  */
1193 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1194 {
1195         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1196 }
1197
1198 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1199 {
1200         if (!p->numa_faults)
1201                 return 0;
1202
1203         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1204                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1205 }
1206
1207 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1208 {
1209         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1210
1211         if (!ng)
1212                 return 0;
1213
1214         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1215                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1216 }
1217
1218 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1219 {
1220         return group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 0)] +
1221                 group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 1)];
1222 }
1223
1224 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1225 {
1226         unsigned long faults = 0;
1227         int node;
1228
1229         for_each_online_node(node) {
1230                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1231         }
1232
1233         return faults;
1234 }
1235
1236 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1237 {
1238         unsigned long faults = 0;
1239         int node;
1240
1241         for_each_online_node(node) {
1242                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1243         }
1244
1245         return faults;
1246 }
1247
1248 /*
1249  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1250  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1251  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1252  */
1253 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1254
1255 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1256 {
1257         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1258 }
1259
1260 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1261 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1262                                         int maxdist, bool task)
1263 {
1264         unsigned long score = 0;
1265         int node;
1266
1267         /*
1268          * All nodes are directly connected, and the same distance
1269          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1270          */
1271         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1272                 return 0;
1273
1274         /*
1275          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1276          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1277          */
1278         for_each_online_node(node) {
1279                 unsigned long faults;
1280                 int dist = node_distance(nid, node);
1281
1282                 /*
1283                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1284                  * for placement; nid was already counted.
1285                  */
1286                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1287                         continue;
1288
1289                 /*
1290                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1291                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1292                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1293                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1294                  * of each group. Skip other nodes.
1295                  */
1296                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1297                                         dist >= maxdist)
1298                         continue;
1299
1300                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1301                 if (task)
1302                         faults = task_faults(p, node);
1303                 else
1304                         faults = group_faults(p, node);
1305
1306                 /*
1307                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1308                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1309                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1310                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1311                  * The further away a node is, the less the faults count.
1312                  * This seems to result in good task placement.
1313                  */
1314                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1315                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1316                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1317                 }
1318
1319                 score += faults;
1320         }
1321
1322         return score;
1323 }
1324
1325 /*
1326  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1327  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1328  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1329  * evenly spread out between numa nodes.
1330  */
1331 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1332                                         int dist)
1333 {
1334         unsigned long faults, total_faults;
1335
1336         if (!p->numa_faults)
1337                 return 0;
1338
1339         total_faults = p->total_numa_faults;
1340
1341         if (!total_faults)
1342                 return 0;
1343
1344         faults = task_faults(p, nid);
1345         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1346
1347         return 1000 * faults / total_faults;
1348 }
1349
1350 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1351                                          int dist)
1352 {
1353         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1354         unsigned long faults, total_faults;
1355
1356         if (!ng)
1357                 return 0;
1358
1359         total_faults = ng->total_faults;
1360
1361         if (!total_faults)
1362                 return 0;
1363
1364         faults = group_faults(p, nid);
1365         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1366
1367         return 1000 * faults / total_faults;
1368 }
1369
1370 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1371                                 int src_nid, int dst_cpu)
1372 {
1373         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1374         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1375         int last_cpupid, this_cpupid;
1376
1377         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1378         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1379
1380         /*
1381          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1382          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1383          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1384          * executed below.
1385          */
1386         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1387             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1388                 return true;
1389
1390         /*
1391          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1392          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1393          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1394          *
1395          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1396          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1397          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1398          *
1399          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1400          * same result twice in a row, given these samples are fully
1401          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1402          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1403          *
1404          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1405          * act on an unlikely task<->page relation.
1406          */
1407         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1408                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1409                 return false;
1410
1411         /* Always allow migrate on private faults */
1412         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1413                 return true;
1414
1415         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1416         if (!ng)
1417                 return true;
1418
1419         /*
1420          * Destination node is much more heavily used than the source
1421          * node? Allow migration.
1422          */
1423         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1424                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1425                 return true;
1426
1427         /*
1428          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1429          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1430          *
1431          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1432          * --------------- * - > ---------------
1433          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1434          */
1435         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1436                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1437 }
1438
1439 /*
1440  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
1441  */
1442 enum numa_type {
1443         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
1444         node_has_spare = 0,
1445         /*
1446          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
1447          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
1448          */
1449         node_fully_busy,
1450         /*
1451          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
1452          * tasks.
1453          */
1454         node_overloaded
1455 };
1456
1457 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1458 struct numa_stats {
1459         unsigned long load;
1460         unsigned long runnable;
1461         unsigned long util;
1462         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1463         unsigned long compute_capacity;
1464         unsigned int nr_running;
1465         unsigned int weight;
1466         enum numa_type node_type;
1467         int idle_cpu;
1468 };
1469
1470 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1471 {
1472 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1473         int sibling;
1474
1475         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1476                 if (cpu == sibling)
1477                         continue;
1478
1479                 if (!idle_cpu(sibling))
1480                         return false;
1481         }
1482 #endif
1483
1484         return true;
1485 }
1486
1487 struct task_numa_env {
1488         struct task_struct *p;
1489
1490         int src_cpu, src_nid;
1491         int dst_cpu, dst_nid;
1492
1493         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1494
1495         int imbalance_pct;
1496         int dist;
1497
1498         struct task_struct *best_task;
1499         long best_imp;
1500         int best_cpu;
1501 };
1502
1503 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
1504 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq);
1505 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance,
1506                                         int dst_running, int dst_weight);
1507
1508 static inline enum
1509 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
1510                          struct numa_stats *ns)
1511 {
1512         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
1513             (((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)) ||
1514              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) < (ns->runnable * 100))))
1515                 return node_overloaded;
1516
1517         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
1518             (((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)) &&
1519              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) > (ns->runnable * 100))))
1520                 return node_has_spare;
1521
1522         return node_fully_busy;
1523 }
1524
1525 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1526 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
1527 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def);
1528 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1529 {
1530         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
1531             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu, false))
1532                 return idle_core;
1533
1534         /*
1535          * Prefer cores instead of packing HT siblings
1536          * and triggering future load balancing.
1537          */
1538         if (is_core_idle(cpu))
1539                 idle_core = cpu;
1540
1541         return idle_core;
1542 }
1543 #else
1544 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1545 {
1546         return idle_core;
1547 }
1548 #endif
1549
1550 /*
1551  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
1552  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
1553  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
1554  * common implementation is impractical.
1555  */
1556 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
1557                               struct numa_stats *ns, int nid,
1558                               bool find_idle)
1559 {
1560         int cpu, idle_core = -1;
1561
1562         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1563         ns->idle_cpu = -1;
1564
1565         rcu_read_lock();
1566         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1567                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1568
1569                 ns->load += cpu_load(rq);
1570                 ns->runnable += cpu_runnable(rq);
1571                 ns->util += cpu_util_cfs(cpu);
1572                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
1573                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1574
1575                 if (find_idle && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
1576                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
1577                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1578                                 continue;
1579
1580                         if (ns->idle_cpu == -1)
1581                                 ns->idle_cpu = cpu;
1582
1583                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
1584                 }
1585         }
1586         rcu_read_unlock();
1587
1588         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
1589
1590         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
1591
1592         if (idle_core >= 0)
1593                 ns->idle_cpu = idle_core;
1594 }
1595
1596 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1597                              struct task_struct *p, long imp)
1598 {
1599         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1600
1601         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
1602         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
1603                 int cpu;
1604                 int start = env->dst_cpu;
1605
1606                 /* Find alternative idle CPU. */
1607                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start) {
1608                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
1609                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
1610                                 continue;
1611                         }
1612
1613                         env->dst_cpu = cpu;
1614                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1615                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1616                                 goto assign;
1617                 }
1618
1619                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
1620                 return;
1621         }
1622
1623 assign:
1624         /*
1625          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1626          * found a better CPU to move/swap.
1627          */
1628         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
1629                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1630                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1631         }
1632
1633         if (env->best_task)
1634                 put_task_struct(env->best_task);
1635         if (p)
1636                 get_task_struct(p);
1637
1638         env->best_task = p;
1639         env->best_imp = imp;
1640         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1641 }
1642
1643 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1644                                 struct task_numa_env *env)
1645 {
1646         long imb, old_imb;
1647         long orig_src_load, orig_dst_load;
1648         long src_capacity, dst_capacity;
1649
1650         /*
1651          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1652          *
1653          * src_load        dst_load
1654          * ------------ vs ---------
1655          * src_capacity    dst_capacity
1656          */
1657         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1658         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1659
1660         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1661
1662         orig_src_load = env->src_stats.load;
1663         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1664
1665         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1666
1667         /* Would this change make things worse? */
1668         return (imb > old_imb);
1669 }
1670
1671 /*
1672  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1673  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1674  * Used to deter task migration.
1675  */
1676 #define SMALLIMP        30
1677
1678 /*
1679  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1680  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1681  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1682  * be exchanged with the source task
1683  */
1684 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1685                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1686 {
1687         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
1688         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1689         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
1690         struct task_struct *cur;
1691         long src_load, dst_load;
1692         int dist = env->dist;
1693         long moveimp = imp;
1694         long load;
1695         bool stopsearch = false;
1696
1697         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1698                 return false;
1699
1700         rcu_read_lock();
1701         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
1702         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1703                 cur = NULL;
1704
1705         /*
1706          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1707          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1708          */
1709         if (cur == env->p) {
1710                 stopsearch = true;
1711                 goto unlock;
1712         }
1713
1714         if (!cur) {
1715                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1716                         goto assign;
1717                 else
1718                         goto unlock;
1719         }
1720
1721         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
1722         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
1723                 goto unlock;
1724
1725         /*
1726          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
1727          * node and the best task is.
1728          */
1729         if (env->best_task &&
1730             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1731             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1732                 goto unlock;
1733         }
1734
1735         /*
1736          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1737          * source and destination node. Calculate the total differential for
1738          * the source task and potential destination task. The more negative
1739          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1740          * be incurred if the tasks were swapped.
1741          *
1742          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1743          * in any group then look only at task weights.
1744          */
1745         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
1746         if (cur_ng == p_ng) {
1747                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1748                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1749                 /*
1750                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1751                  * tasks within a group over tiny differences.
1752                  */
1753                 if (cur_ng)
1754                         imp -= imp / 16;
1755         } else {
1756                 /*
1757                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1758                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1759                  */
1760                 if (cur_ng && p_ng)
1761                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1762                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1763                 else
1764                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1765                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1766         }
1767
1768         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
1769         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
1770                 imp -= imp / 16;
1771
1772         /*
1773          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
1774          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
1775          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
1776          * case, it does not matter.
1777          */
1778         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
1779                 imp += imp / 8;
1780
1781         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1782                 imp = moveimp;
1783                 cur = NULL;
1784                 goto assign;
1785         }
1786
1787         /*
1788          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
1789          * task that is not.
1790          */
1791         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1792             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1793                 goto assign;
1794         }
1795
1796         /*
1797          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1798          * task migration might only result in ping pong
1799          * of tasks and also hurt performance due to cache
1800          * misses.
1801          */
1802         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1803                 goto unlock;
1804
1805         /*
1806          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1807          */
1808         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1809         if (!load)
1810                 goto assign;
1811
1812         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1813         src_load = env->src_stats.load - load;
1814
1815         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1816                 goto unlock;
1817
1818 assign:
1819         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
1820         if (!cur) {
1821                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1822
1823                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
1824                 if (cpu < 0)
1825                         cpu = env->dst_cpu;
1826
1827                 /*
1828                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
1829                  * is, keep using it.
1830                  */
1831                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
1832                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
1833                         cpu = env->best_cpu;
1834                 }
1835
1836                 env->dst_cpu = cpu;
1837         }
1838
1839         task_numa_assign(env, cur, imp);
1840
1841         /*
1842          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
1843          * balance improves then stop the search. While a better swap
1844          * candidate may exist, a search is not free.
1845          */
1846         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
1847                 stopsearch = true;
1848
1849         /*
1850          * If a swap candidate must be identified and the current best task
1851          * moves its preferred node then stop the search.
1852          */
1853         if (!maymove && env->best_task &&
1854             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
1855                 stopsearch = true;
1856         }
1857 unlock:
1858         rcu_read_unlock();
1859
1860         return stopsearch;
1861 }
1862
1863 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1864                                 long taskimp, long groupimp)
1865 {
1866         bool maymove = false;
1867         int cpu;
1868
1869         /*
1870          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
1871          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
1872          */
1873         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
1874                 unsigned int imbalance;
1875                 int src_running, dst_running;
1876
1877                 /*
1878                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
1879                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
1880                  * move improves the imbalance from the perspective of the
1881                  * CPU load balancer.
1882                  * */
1883                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
1884                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
1885                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
1886                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, dst_running,
1887                                                         env->dst_stats.weight);
1888
1889                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
1890                 if (!imbalance) {
1891                         maymove = true;
1892                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
1893                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1894                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
1895                                 return;
1896                         }
1897                 }
1898         } else {
1899                 long src_load, dst_load, load;
1900                 /*
1901                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
1902                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1903                  */
1904                 load = task_h_load(env->p);
1905                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
1906                 src_load = env->src_stats.load - load;
1907                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1908         }
1909
1910         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1911                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1912                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1913                         continue;
1914
1915                 env->dst_cpu = cpu;
1916                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
1917                         break;
1918         }
1919 }
1920
1921 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1922 {
1923         struct task_numa_env env = {
1924                 .p = p,
1925
1926                 .src_cpu = task_cpu(p),
1927                 .src_nid = task_node(p),
1928
1929                 .imbalance_pct = 112,
1930
1931                 .best_task = NULL,
1932                 .best_imp = 0,
1933                 .best_cpu = -1,
1934         };
1935         unsigned long taskweight, groupweight;
1936         struct sched_domain *sd;
1937         long taskimp, groupimp;
1938         struct numa_group *ng;
1939         struct rq *best_rq;
1940         int nid, ret, dist;
1941
1942         /*
1943          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1944          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1945          *
1946          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1947          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1948          * to satisfy here.
1949          */
1950         rcu_read_lock();
1951         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1952         if (sd)
1953                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1954         rcu_read_unlock();
1955
1956         /*
1957          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1958          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1959          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1960          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1961          */
1962         if (unlikely(!sd)) {
1963                 sched_setnuma(p, task_node(p));
1964                 return -EINVAL;
1965         }
1966
1967         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1968         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1969         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1970         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1971         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
1972         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1973         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1974         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
1975
1976         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1977         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1978
1979         /*
1980          * Look at other nodes in these cases:
1981          * - there is no space available on the preferred_nid
1982          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1983          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1984          *   we need to check other locations.
1985          */
1986         ng = deref_curr_numa_group(p);
1987         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
1988                 for_each_online_node(nid) {
1989                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1990                                 continue;
1991
1992                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1993                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1994                                                 dist != env.dist) {
1995                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1996                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1997                         }
1998
1999                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2000                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2001                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2002                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2003                                 continue;
2004
2005                         env.dist = dist;
2006                         env.dst_nid = nid;
2007                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2008                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2009                 }
2010         }
2011
2012         /*
2013          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2014          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2015          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2016          * settle down.
2017          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2018          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2019          */
2020         if (ng) {
2021                 if (env.best_cpu == -1)
2022                         nid = env.src_nid;
2023                 else
2024                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2025
2026                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2027                         sched_setnuma(p, nid);
2028         }
2029
2030         /* No better CPU than the current one was found. */
2031         if (env.best_cpu == -1) {
2032                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2033                 return -EAGAIN;
2034         }
2035
2036         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2037         if (env.best_task == NULL) {
2038                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2039                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2040                 if (ret != 0)
2041                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2042                 return ret;
2043         }
2044
2045         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2046         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2047
2048         if (ret != 0)
2049                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2050         put_task_struct(env.best_task);
2051         return ret;
2052 }
2053
2054 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2055 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2056 {
2057         unsigned long interval = HZ;
2058
2059         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2060         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2061                 return;
2062
2063         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2064         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2065         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2066
2067         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2068         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2069                 return;
2070
2071         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2072         task_numa_migrate(p);
2073 }
2074
2075 /*
2076  * Find out how many nodes the workload is actively running on. Do this by
2077  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2078  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2079  * located.
2080  */
2081 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2082 {
2083         unsigned long faults, max_faults = 0;
2084         int nid, active_nodes = 0;
2085
2086         for_each_online_node(nid) {
2087                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2088                 if (faults > max_faults)
2089                         max_faults = faults;
2090         }
2091
2092         for_each_online_node(nid) {
2093                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2094                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2095                         active_nodes++;
2096         }
2097
2098         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2099         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2100 }
2101
2102 /*
2103  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2104  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2105  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2106  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2107  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2108  */
2109 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2110 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2111
2112 /*
2113  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2114  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2115  * the page accesses are shared with other processes.
2116  * Otherwise, decrease the scan period.
2117  */
2118 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2119                         unsigned long shared, unsigned long private)
2120 {
2121         unsigned int period_slot;
2122         int lr_ratio, ps_ratio;
2123         int diff;
2124
2125         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2126         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2127
2128         /*
2129          * If there were no record hinting faults then either the task is
2130          * completely idle or all activity is in areas that are not of interest
2131          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2132          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2133          * node is overloaded. In either case, scan slower
2134          */
2135         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2136                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2137                         p->numa_scan_period << 1);
2138
2139                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2140                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2141
2142                 return;
2143         }
2144
2145         /*
2146          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2147          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2148          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2149          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2150          */
2151         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2152         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2153         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2154
2155         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2156                 /*
2157                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2158                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2159                  */
2160                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2161                 if (!slot)
2162                         slot = 1;
2163                 diff = slot * period_slot;
2164         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2165                 /*
2166                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2167                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2168                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2169                  */
2170                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2171                 if (!slot)
2172                         slot = 1;
2173                 diff = slot * period_slot;
2174         } else {
2175                 /*
2176                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2177                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2178                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2179                  */
2180                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2181                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2182         }
2183
2184         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2185                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2186         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2187 }
2188
2189 /*
2190  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2191  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2192  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2193  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2194  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2195  */
2196 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2197 {
2198         u64 runtime, delta, now;
2199         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2200         now = p->se.exec_start;
2201         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2202
2203         if (p->last_task_numa_placement) {
2204                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2205                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2206
2207                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2208                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2209                         *period = 0;
2210         } else {
2211                 delta = p->se.avg.load_sum;
2212                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2213         }
2214
2215         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2216         p->last_task_numa_placement = now;
2217
2218         return delta;
2219 }
2220
2221 /*
2222  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2223  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2224  * otherwise workloads might not converge.
2225  */
2226 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2227 {
2228         nodemask_t nodes;
2229         int dist;
2230
2231         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2232         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2233                 return nid;
2234
2235         /*
2236          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2237          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2238          * both the node itself, and on nearby nodes.
2239          */
2240         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2241                 unsigned long score, max_score = 0;
2242                 int node, max_node = nid;
2243
2244                 dist = sched_max_numa_distance;
2245
2246                 for_each_online_node(node) {
2247                         score = group_weight(p, node, dist);
2248                         if (score > max_score) {
2249                                 max_score = score;
2250                                 max_node = node;
2251                         }
2252                 }
2253                 return max_node;
2254         }
2255
2256         /*
2257          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2258          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2259          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2260          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2261          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2262          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2263          * keep the complexity of the search down.
2264          */
2265         nodes = node_online_map;
2266         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2267                 unsigned long max_faults = 0;
2268                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2269                 int a, b;
2270
2271                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2272                 if (!find_numa_distance(dist))
2273                         continue;
2274
2275                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2276                         unsigned long faults = 0;
2277                         nodemask_t this_group;
2278                         nodes_clear(this_group);
2279
2280                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2281                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2282                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2283                                         faults += group_faults(p, b);
2284                                         node_set(b, this_group);
2285                                         node_clear(b, nodes);
2286                                 }
2287                         }
2288
2289                         /* Remember the top group. */
2290                         if (faults > max_faults) {
2291                                 max_faults = faults;
2292                                 max_group = this_group;
2293                                 /*
2294                                  * subtle: at the smallest distance there is
2295                                  * just one node left in each "group", the
2296                                  * winner is the preferred nid.
2297                                  */
2298                                 nid = a;
2299                         }
2300                 }
2301                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2302                 if (!max_faults)
2303                         break;
2304                 nodes = max_group;
2305         }
2306         return nid;
2307 }
2308
2309 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2310 {
2311         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2312         unsigned long max_faults = 0;
2313         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2314         unsigned long total_faults;
2315         u64 runtime, period;
2316         spinlock_t *group_lock = NULL;
2317         struct numa_group *ng;
2318
2319         /*
2320          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2321          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2322          * that the field is read in a single access:
2323          */
2324         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2325         if (p->numa_scan_seq == seq)
2326                 return;
2327         p->numa_scan_seq = seq;
2328         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2329
2330         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2331                        p->numa_faults_locality[1];
2332         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2333
2334         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2335         ng = deref_curr_numa_group(p);
2336         if (ng) {
2337                 group_lock = &ng->lock;
2338                 spin_lock_irq(group_lock);
2339         }
2340
2341         /* Find the node with the highest number of faults */
2342         for_each_online_node(nid) {
2343                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2344                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2345                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2346                 int priv;
2347
2348                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2349                         long diff, f_diff, f_weight;
2350
2351                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2352                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2353                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2354                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2355
2356                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2357                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2358                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2359                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2360
2361                         /*
2362                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2363                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2364                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2365                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2366                          * faults are less important.
2367                          */
2368                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2369                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2370                                    (total_faults + 1);
2371                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2372                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2373
2374                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2375                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2376                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2377                         p->total_numa_faults += diff;
2378                         if (ng) {
2379                                 /*
2380                                  * safe because we can only change our own group
2381                                  *
2382                                  * mem_idx represents the offset for a given
2383                                  * nid and priv in a specific region because it
2384                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2385                                  */
2386                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2387                                 ng->faults[cpu_idx] += f_diff;
2388                                 ng->total_faults += diff;
2389                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2390                         }
2391                 }
2392
2393                 if (!ng) {
2394                         if (faults > max_faults) {
2395                                 max_faults = faults;
2396                                 max_nid = nid;
2397                         }
2398                 } else if (group_faults > max_faults) {
2399                         max_faults = group_faults;
2400                         max_nid = nid;
2401                 }
2402         }
2403
2404         if (ng) {
2405                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2406                 spin_unlock_irq(group_lock);
2407                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2408         }
2409
2410         if (max_faults) {
2411                 /* Set the new preferred node */
2412                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2413                         sched_setnuma(p, max_nid);
2414         }
2415
2416         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2417 }
2418
2419 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2420 {
2421         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2422 }
2423
2424 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2425 {
2426         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2427                 kfree_rcu(grp, rcu);
2428 }
2429
2430 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2431                         int *priv)
2432 {
2433         struct numa_group *grp, *my_grp;
2434         struct task_struct *tsk;
2435         bool join = false;
2436         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2437         int i;
2438
2439         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2440                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2441                                     NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS *
2442                                     nr_node_ids * sizeof(unsigned long);
2443
2444                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2445                 if (!grp)
2446                         return;
2447
2448                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2449                 grp->active_nodes = 1;
2450                 grp->max_faults_cpu = 0;
2451                 spin_lock_init(&grp->lock);
2452                 grp->gid = p->pid;
2453
2454                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2455                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2456
2457                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2458
2459                 grp->nr_tasks++;
2460                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2461         }
2462
2463         rcu_read_lock();
2464         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2465
2466         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2467                 goto no_join;
2468
2469         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2470         if (!grp)
2471                 goto no_join;
2472
2473         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2474         if (grp == my_grp)
2475                 goto no_join;
2476
2477         /*
2478          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2479          * the other task will join us.
2480          */
2481         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2482                 goto no_join;
2483
2484         /*
2485          * Tie-break on the grp address.
2486          */
2487         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2488                 goto no_join;
2489
2490         /* Always join threads in the same process. */
2491         if (tsk->mm == current->mm)
2492                 join = true;
2493
2494         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2495         if (flags & TNF_SHARED)
2496                 join = true;
2497
2498         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2499         *priv = !join;
2500
2501         if (join && !get_numa_group(grp))
2502                 goto no_join;
2503
2504         rcu_read_unlock();
2505
2506         if (!join)
2507                 return;
2508
2509         BUG_ON(irqs_disabled());
2510         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2511
2512         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2513                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2514                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2515         }
2516         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2517         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2518
2519         my_grp->nr_tasks--;
2520         grp->nr_tasks++;
2521
2522         spin_unlock(&my_grp->lock);
2523         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2524
2525         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2526
2527         put_numa_group(my_grp);
2528         return;
2529
2530 no_join:
2531         rcu_read_unlock();
2532         return;
2533 }
2534
2535 /*
2536  * Get rid of NUMA statistics associated with a task (either current or dead).
2537  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2538  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2539  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2540  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2541  */
2542 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2543 {
2544         /* safe: p either is current or is being freed by current */
2545         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
2546         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2547         unsigned long flags;
2548         int i;
2549
2550         if (!numa_faults)
2551                 return;
2552
2553         if (grp) {
2554                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2555                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2556                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2557                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2558
2559                 grp->nr_tasks--;
2560                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2561                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2562                 put_numa_group(grp);
2563         }
2564
2565         if (final) {
2566                 p->numa_faults = NULL;
2567                 kfree(numa_faults);
2568         } else {
2569                 p->total_numa_faults = 0;
2570                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2571                         numa_faults[i] = 0;
2572         }
2573 }
2574
2575 /*
2576  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2577  */
2578 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2579 {
2580         struct task_struct *p = current;
2581         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2582         int cpu_node = task_node(current);
2583         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2584         struct numa_group *ng;
2585         int priv;
2586
2587         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2588                 return;
2589
2590         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2591         if (!p->mm)
2592                 return;
2593
2594         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2595         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2596                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2597                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2598
2599                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2600                 if (!p->numa_faults)
2601                         return;
2602
2603                 p->total_numa_faults = 0;
2604                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2605         }
2606
2607         /*
2608          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2609          * to be private if the accessing pid has not changed
2610          */
2611         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2612                 priv = 1;
2613         } else {
2614                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2615                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2616                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2617         }
2618
2619         /*
2620          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2621          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2622          * actively using should be counted as local. This allows the
2623          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2624          */
2625         ng = deref_curr_numa_group(p);
2626         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2627                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2628                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2629                 local = 1;
2630
2631         /*
2632          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2633          * previously failed, or the scheduler moved us.
2634          */
2635         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2636                 task_numa_placement(p);
2637                 numa_migrate_preferred(p);
2638         }
2639
2640         if (migrated)
2641                 p->numa_pages_migrated += pages;
2642         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2643                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2644
2645         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2646         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2647         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2648 }
2649
2650 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2651 {
2652         /*
2653          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2654          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2655          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2656          * much of an issue though, since this is just used for
2657          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2658          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2659          */
2660         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2661         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2662 }
2663
2664 /*
2665  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2666  * Triggered from task_tick_numa().
2667  */
2668 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
2669 {
2670         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2671         struct task_struct *p = current;
2672         struct mm_struct *mm = p->mm;
2673         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2674         struct vm_area_struct *vma;
2675         unsigned long start, end;
2676         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2677         long pages, virtpages;
2678
2679         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2680
2681         work->next = work;
2682         /*
2683          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2684          *
2685          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2686          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2687          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2688          * work.
2689          */
2690         if (p->flags & PF_EXITING)
2691                 return;
2692
2693         if (!mm->numa_next_scan) {
2694                 mm->numa_next_scan = now +
2695                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2696         }
2697
2698         /*
2699          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2700          */
2701         migrate = mm->numa_next_scan;
2702         if (time_before(now, migrate))
2703                 return;
2704
2705         if (p->numa_scan_period == 0) {
2706                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2707                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2708         }
2709
2710         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2711         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2712                 return;
2713
2714         /*
2715          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2716          * the next time around.
2717          */
2718         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2719
2720         start = mm->numa_scan_offset;
2721         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2722         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2723         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2724         if (!pages)
2725                 return;
2726
2727
2728         if (!mmap_read_trylock(mm))
2729                 return;
2730         vma = find_vma(mm, start);
2731         if (!vma) {
2732                 reset_ptenuma_scan(p);
2733                 start = 0;
2734                 vma = mm->mmap;
2735         }
2736         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2737                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2738                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2739                         continue;
2740                 }
2741
2742                 /*
2743                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2744                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2745                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2746                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2747                  */
2748                 if (!vma->vm_mm ||
2749                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2750                         continue;
2751
2752                 /*
2753                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2754                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2755                  */
2756                 if (!vma_is_accessible(vma))
2757                         continue;
2758
2759                 do {
2760                         start = max(start, vma->vm_start);
2761                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2762                         end = min(end, vma->vm_end);
2763                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2764
2765                         /*
2766                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2767                          * hpages that have at least one present PTE that
2768                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2769                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2770                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2771                          * areas faster.
2772                          */
2773                         if (nr_pte_updates)
2774                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2775                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2776
2777                         start = end;
2778                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2779                                 goto out;
2780
2781                         cond_resched();
2782                 } while (end != vma->vm_end);
2783         }
2784
2785 out:
2786         /*
2787          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2788          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2789          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2790          * scanner to the start so check it now.
2791          */
2792         if (vma)
2793                 mm->numa_scan_offset = start;
2794         else
2795                 reset_ptenuma_scan(p);
2796         mmap_read_unlock(mm);
2797
2798         /*
2799          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2800          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2801          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2802          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2803          */
2804         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2805                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2806                 p->node_stamp += 32 * diff;
2807         }
2808 }
2809
2810 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
2811 {
2812         int mm_users = 0;
2813         struct mm_struct *mm = p->mm;
2814
2815         if (mm) {
2816                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
2817                 if (mm_users == 1) {
2818                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2819                         mm->numa_scan_seq = 0;
2820                 }
2821         }
2822         p->node_stamp                   = 0;
2823         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
2824         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
2825         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
2826         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
2827         p->numa_faults                  = NULL;
2828         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2829         p->last_task_numa_placement     = 0;
2830         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
2831
2832         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
2833
2834         /* New address space, reset the preferred nid */
2835         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
2836                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
2837                 return;
2838         }
2839
2840         /*
2841          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
2842          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
2843          */
2844         if (mm) {
2845                 unsigned int delay;
2846
2847                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
2848                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
2849                 delay += 2 * TICK_NSEC;
2850                 p->node_stamp = delay;
2851         }
2852 }
2853
2854 /*
2855  * Drive the periodic memory faults..
2856  */
2857 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2858 {
2859         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2860         u64 period, now;
2861
2862         /*
2863          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2864          */
2865         if ((curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
2866                 return;
2867
2868         /*
2869          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2870          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2871          * task needs to have done some actual work before we bother with
2872          * NUMA placement.
2873          */
2874         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2875         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2876
2877         if (now > curr->node_stamp + period) {
2878                 if (!curr->node_stamp)
2879                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2880                 curr->node_stamp += period;
2881
2882                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
2883                         task_work_add(curr, work, TWA_RESUME);
2884         }
2885 }
2886
2887 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2888 {
2889         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2890         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2891
2892         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2893                 return;
2894
2895         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2896                 return;
2897
2898         if (src_nid == dst_nid)
2899                 return;
2900
2901         /*
2902          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2903          * has completed. This is most likely due to a new task that
2904          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2905          */
2906         if (p->numa_scan_seq) {
2907                 /*
2908                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2909                  * node or if the task was not previously running on
2910                  * the preferred node.
2911                  */
2912                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2913                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
2914                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
2915                         return;
2916         }
2917
2918         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2919 }
2920
2921 #else
2922 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2923 {
2924 }
2925
2926 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2927 {
2928 }
2929
2930 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2931 {
2932 }
2933
2934 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2935 {
2936 }
2937
2938 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2939
2940 static void
2941 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2942 {
2943         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2944 #ifdef CONFIG_SMP
2945         if (entity_is_task(se)) {
2946                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2947
2948                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2949                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2950         }
2951 #endif
2952         cfs_rq->nr_running++;
2953         if (se_is_idle(se))
2954                 cfs_rq->idle_nr_running++;
2955 }
2956
2957 static void
2958 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2959 {
2960         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2961 #ifdef CONFIG_SMP
2962         if (entity_is_task(se)) {
2963                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2964                 list_del_init(&se->group_node);
2965         }
2966 #endif
2967         cfs_rq->nr_running--;
2968         if (se_is_idle(se))
2969                 cfs_rq->idle_nr_running--;
2970 }
2971
2972 /*
2973  * Signed add and clamp on underflow.
2974  *
2975  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2976  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2977  * values.
2978  */
2979 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2980         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2981         typeof(_val) val = (_val);                              \
2982         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2983                                                                 \
2984         res = var + val;                                        \
2985                                                                 \
2986         if (val < 0 && res > var)                               \
2987                 res = 0;                                        \
2988                                                                 \
2989         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2990 } while (0)
2991
2992 /*
2993  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2994  *
2995  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2996  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2997  * values.
2998  */
2999 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3000         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3001         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3002         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3003         res = var - val;                                        \
3004         if (res > var)                                          \
3005                 res = 0;                                        \
3006         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3007 } while (0)
3008
3009 /*
3010  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3011  *
3012  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3013  * and is thus optimized for local variable updates.
3014  */
3015 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3016         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3017         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3018 } while (0)
3019
3020 #ifdef CONFIG_SMP
3021 static inline void
3022 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3023 {
3024         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3025         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3026 }
3027
3028 static inline void
3029 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3030 {
3031         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3032         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
3033         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3034         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
3035                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3036 }
3037 #else
3038 static inline void
3039 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3040 static inline void
3041 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3042 #endif
3043
3044 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3045                             unsigned long weight)
3046 {
3047         if (se->on_rq) {
3048                 /* commit outstanding execution time */
3049                 if (cfs_rq->curr == se)
3050                         update_curr(cfs_rq);
3051                 update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3052         }
3053         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3054
3055         update_load_set(&se->load, weight);
3056
3057 #ifdef CONFIG_SMP
3058         do {
3059                 u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3060
3061                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3062         } while (0);
3063 #endif
3064
3065         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3066         if (se->on_rq)
3067                 update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3068
3069 }
3070
3071 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
3072 {
3073         struct sched_entity *se = &p->se;
3074         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3075         struct load_weight *load = &se->load;
3076         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
3077
3078         reweight_entity(cfs_rq, se, weight);
3079         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
3080 }
3081
3082 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3083 #ifdef CONFIG_SMP
3084 /*
3085  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3086  * global sum we all love to hate.
3087  *
3088  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3089  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3090  *
3091  *                     tg->weight * grq->load.weight
3092  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3093  *                       \Sum grq->load.weight
3094  *
3095  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3096  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3097  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3098  *
3099  * So instead of the above, we substitute:
3100  *
3101  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3102  *
3103  * which yields the following:
3104  *
3105  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3106  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3107  *                             tg->load_avg
3108  *
3109  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3110  *
3111  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3112  *
3113  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3114  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3115  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3116  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3117  * yielding bad latency etc..
3118  *
3119  * Now, in that special case (1) reduces to:
3120  *
3121  *                     tg->weight * grq->load.weight
3122  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3123  *                         grp->load.weight
3124  *
3125  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3126  *
3127  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3128  * UP case, like:
3129  *
3130  *   ge->load.weight =
3131  *
3132  *              tg->weight * grq->load.weight
3133  *     ---------------------------------------------------         (5)
3134  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
3135  *
3136  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
3137  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
3138  *
3139  *
3140  *                     tg->weight * grq->load.weight
3141  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
3142  *                             tg_load_avg'
3143  *
3144  * Where:
3145  *
3146  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
3147  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
3148  *
3149  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3150  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3151  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3152  *
3153  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3154  *
3155  * hence icky!
3156  */
3157 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3158 {
3159         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3160         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3161
3162         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3163
3164         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3165
3166         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3167
3168         /* Ensure tg_weight >= load */
3169         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3170         tg_weight += load;
3171
3172         shares = (tg_shares * load);
3173         if (tg_weight)
3174                 shares /= tg_weight;
3175
3176         /*
3177          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3178          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3179          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3180          * the group on a CPU.
3181          *
3182          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3183          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3184          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3185          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3186          * instead of 0.
3187          */
3188         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3189 }
3190 #endif /* CONFIG_SMP */
3191
3192 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3193
3194 /*
3195  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3196  * runqueue.
3197  */
3198 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3199 {
3200         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3201         long shares;
3202
3203         if (!gcfs_rq)
3204                 return;
3205
3206         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3207                 return;
3208
3209 #ifndef CONFIG_SMP
3210         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3211
3212         if (likely(se->load.weight == shares))
3213                 return;
3214 #else
3215         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3216 #endif
3217
3218         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
3219 }
3220
3221 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3222 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3223 {
3224 }
3225 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3226
3227 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3228 {
3229         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3230
3231         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3232                 /*
3233                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3234                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3235                  * a real problem.
3236                  *
3237                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3238                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3239                  * number include things like RT tasks.
3240                  *
3241                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3242                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3243                  *
3244                  * See cpu_util_cfs().
3245                  */
3246                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3247         }
3248 }
3249
3250 #ifdef CONFIG_SMP
3251 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3252 /*
3253  * Because list_add_leaf_cfs_rq always places a child cfs_rq on the list
3254  * immediately before a parent cfs_rq, and cfs_rqs are removed from the list
3255  * bottom-up, we only have to test whether the cfs_rq before us on the list
3256  * is our child.
3257  * If cfs_rq is not on the list, test whether a child needs its to be added to
3258  * connect a branch to the tree  * (see list_add_leaf_cfs_rq() for details).
3259  */
3260 static inline bool child_cfs_rq_on_list(struct cfs_rq *cfs_rq)
3261 {
3262         struct cfs_rq *prev_cfs_rq;
3263         struct list_head *prev;
3264
3265         if (cfs_rq->on_list) {
3266                 prev = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
3267         } else {
3268                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3269
3270                 prev = rq->tmp_alone_branch;
3271         }
3272
3273         prev_cfs_rq = container_of(prev, struct cfs_rq, leaf_cfs_rq_list);
3274
3275         return (prev_cfs_rq->tg->parent == cfs_rq->tg);
3276 }
3277
3278 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
3279 {
3280         if (cfs_rq->load.weight)
3281                 return false;
3282
3283         if (cfs_rq->avg.load_sum)
3284                 return false;
3285
3286         if (cfs_rq->avg.util_sum)
3287                 return false;
3288
3289         if (cfs_rq->avg.runnable_sum)
3290                 return false;
3291
3292         if (child_cfs_rq_on_list(cfs_rq))
3293                 return false;
3294
3295         /*
3296          * _avg must be null when _sum are null because _avg = _sum / divider
3297          * Make sure that rounding and/or propagation of PELT values never
3298          * break this.
3299          */
3300         SCHED_WARN_ON(cfs_rq->avg.load_avg ||
3301                       cfs_rq->avg.util_avg ||
3302                       cfs_rq->avg.runnable_avg);
3303
3304         return true;
3305 }
3306
3307 /**
3308  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3309  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3310  *
3311  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3312  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3313  * considerations.
3314  *
3315  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3316  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3317  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3318  *
3319  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3320  */
3321 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3322 {
3323         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3324
3325         /*
3326          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3327          */
3328         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3329                 return;
3330
3331         if (abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3332                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3333                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3334         }
3335 }
3336
3337 /*
3338  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3339  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3340  * including the state of rq->lock, should be made.
3341  */
3342 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3343                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3344 {
3345         u64 p_last_update_time;
3346         u64 n_last_update_time;
3347
3348         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3349                 return;
3350
3351         /*
3352          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3353          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3354          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3355          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3356          * the wakee more load sounds not bad.
3357          */
3358         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3359                 return;
3360
3361 #ifndef CONFIG_64BIT
3362         {
3363                 u64 p_last_update_time_copy;
3364                 u64 n_last_update_time_copy;
3365
3366                 do {
3367                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3368                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3369
3370                         smp_rmb();
3371
3372                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3373                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3374
3375                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3376                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3377         }
3378 #else
3379         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3380         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3381 #endif
3382         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3383         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3384 }
3385
3386 /*
3387  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3388  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3389  * that for each group:
3390  *
3391  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3392  *
3393  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3394  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3395  *
3396  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
3397  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
3398  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
3399  *
3400  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
3401  *
3402  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3403  *
3404  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3405  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3406  *
3407  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3408  *
3409  * And per (1) we have:
3410  *
3411  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3412  *
3413  * Which gives:
3414  *
3415  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3416  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3417  *                               grq->load.weight
3418  *
3419  * Except that is wrong!
3420  *
3421  * Because while for entities historical weight is not important and we
3422  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3423  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3424  *
3425  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3426  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3427  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3428  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3429  *
3430  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3431  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3432  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3433  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3434  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3435  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3436  *
3437  * So we'll have to approximate.. :/
3438  *
3439  * Given the constraint:
3440  *
3441  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3442  *
3443  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3444  * overlap.
3445  *
3446  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3447  *
3448  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3449  *
3450  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3451  *
3452  */
3453 static inline void
3454 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3455 {
3456         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3457         u32 new_sum, divider;
3458
3459         /* Nothing to update */
3460         if (!delta_avg)
3461                 return;
3462
3463         /*
3464          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3465          * See ___update_load_avg() for details.
3466          */
3467         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3468
3469
3470         /* Set new sched_entity's utilization */
3471         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3472         new_sum = se->avg.util_avg * divider;
3473         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.util_sum;
3474         se->avg.util_sum = new_sum;
3475
3476         /* Update parent cfs_rq utilization */
3477         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta_avg);
3478         add_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, delta_sum);
3479
3480         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3481         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
3482                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3483 }
3484
3485 static inline void
3486 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3487 {
3488         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
3489         u32 new_sum, divider;
3490
3491         /* Nothing to update */
3492         if (!delta_avg)
3493                 return;
3494
3495         /*
3496          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3497          * See ___update_load_avg() for details.
3498          */
3499         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3500
3501         /* Set new sched_entity's runnable */
3502         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
3503         new_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3504         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.runnable_sum;
3505         se->avg.runnable_sum = new_sum;
3506
3507         /* Update parent cfs_rq runnable */
3508         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta_avg);
3509         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, delta_sum);
3510         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3511         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
3512                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3513 }
3514
3515 static inline void
3516 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3517 {
3518         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3519         unsigned long load_avg;
3520         u64 load_sum = 0;
3521         s64 delta_sum;
3522         u32 divider;
3523
3524         if (!runnable_sum)
3525                 return;
3526
3527         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3528
3529         /*
3530          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3531          * See ___update_load_avg() for details.
3532          */
3533         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3534
3535         if (runnable_sum >= 0) {
3536                 /*
3537                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3538                  * the CPU is saturated running == runnable.
3539                  */
3540                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3541                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
3542         } else {
3543                 /*
3544                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3545                  * assuming all tasks are equally runnable.
3546                  */
3547                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3548                         load_sum = div_u64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3549                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3550                 }
3551
3552                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3553                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3554         }
3555
3556         /*
3557          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3558          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3559          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3560          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3561          */
3562         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3563         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3564
3565         load_sum = se_weight(se) * runnable_sum;
3566         load_avg = div_u64(load_sum, divider);
3567
3568         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3569         if (!delta_avg)
3570                 return;
3571
3572         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3573
3574         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3575         se->avg.load_avg = load_avg;
3576         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3577         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3578         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3579         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
3580                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3581 }
3582
3583 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3584 {
3585         cfs_rq->propagate = 1;
3586         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3587 }
3588
3589 /* Update task and its cfs_rq load average */
3590 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3591 {
3592         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3593
3594         if (entity_is_task(se))
3595                 return 0;
3596
3597         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3598         if (!gcfs_rq->propagate)
3599                 return 0;
3600
3601         gcfs_rq->propagate = 0;
3602
3603         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3604
3605         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3606
3607         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3608         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3609         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3610
3611         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3612         trace_pelt_se_tp(se);
3613
3614         return 1;
3615 }
3616
3617 /*
3618  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3619  * group_entity:
3620  */
3621 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3622 {
3623         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3624
3625         /*
3626          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3627          * decay it:
3628          */
3629         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3630                 return false;
3631
3632         /*
3633          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3634          * the utilization of the sched_entity:
3635          */
3636         if (gcfs_rq->propagate)
3637                 return false;
3638
3639         /*
3640          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3641          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3642          * waste of time to try to decay it:
3643          */
3644         return true;
3645 }
3646
3647 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3648
3649 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3650
3651 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3652 {
3653         return 0;
3654 }
3655
3656 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3657
3658 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3659
3660 /**
3661  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3662  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3663  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3664  *
3665  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3666  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3667  * post_init_entity_util_avg().
3668  *
3669  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3670  *
3671  * Return: true if the load decayed or we removed load.
3672  *
3673  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3674  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3675  */
3676 static inline int
3677 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3678 {
3679         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
3680         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3681         int decayed = 0;
3682
3683         if (cfs_rq->removed.nr) {
3684                 unsigned long r;
3685                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3686
3687                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3688                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3689                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3690                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
3691                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3692                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3693
3694                 r = removed_load;
3695                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3696                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3697                 /* See sa->util_sum below */
3698                 sa->load_sum = max_t(u32, sa->load_sum, sa->load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3699
3700                 r = removed_util;
3701                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3702                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3703                 /*
3704                  * Because of rounding, se->util_sum might ends up being +1 more than
3705                  * cfs->util_sum. Although this is not a problem by itself, detaching
3706                  * a lot of tasks with the rounding problem between 2 updates of
3707                  * util_avg (~1ms) can make cfs->util_sum becoming null whereas
3708                  * cfs_util_avg is not.
3709                  * Check that util_sum is still above its lower bound for the new
3710                  * util_avg. Given that period_contrib might have moved since the last
3711                  * sync, we are only sure that util_sum must be above or equal to
3712                  *    util_avg * minimum possible divider
3713                  */
3714                 sa->util_sum = max_t(u32, sa->util_sum, sa->util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3715
3716                 r = removed_runnable;
3717                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
3718                 sub_positive(&sa->runnable_sum, r * divider);
3719                 /* See sa->util_sum above */
3720                 sa->runnable_sum = max_t(u32, sa->runnable_sum,
3721                                               sa->runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3722
3723                 /*
3724                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
3725                  * can use it to estimate removed_load_sum.
3726                  */
3727                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
3728                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
3729
3730                 decayed = 1;
3731         }
3732
3733         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3734
3735 #ifndef CONFIG_64BIT
3736         smp_wmb();
3737         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3738 #endif
3739
3740         return decayed;
3741 }
3742
3743 /**
3744  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3745  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3746  * @se: sched_entity to attach
3747  *
3748  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3749  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3750  */
3751 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3752 {
3753         /*
3754          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3755          * See ___update_load_avg() for details.
3756          */
3757         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3758
3759         /*
3760          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3761          * window because without that, really weird and wonderful things can
3762          * happen.
3763          *
3764          * XXX illustrate
3765          */
3766         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3767         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3768
3769         /*
3770          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3771          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3772          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3773          * _sum a little.
3774          */
3775         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3776
3777         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3778
3779         se->avg.load_sum = divider;
3780         if (se_weight(se)) {
3781                 se->avg.load_sum =
3782                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3783         }
3784
3785         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3786         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3787         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3788         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
3789         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
3790
3791         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3792
3793         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3794
3795         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3796 }
3797
3798 /**
3799  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3800  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3801  * @se: sched_entity to detach
3802  *
3803  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3804  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3805  */
3806 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3807 {
3808         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3809         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3810         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3811         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3812         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
3813                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3814
3815         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
3816         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, se->avg.runnable_sum);
3817         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3818         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
3819                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3820
3821         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3822
3823         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3824
3825         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3826 }
3827
3828 /*
3829  * Optional action to be done while updating the load average
3830  */
3831 #define UPDATE_TG       0x1
3832 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3833 #define DO_ATTACH       0x4
3834
3835 /* Update task and its cfs_rq load average */
3836 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3837 {
3838         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
3839         int decayed;
3840
3841         /*
3842          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3843          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3844          */
3845         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3846                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
3847
3848         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3849         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3850
3851         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3852
3853                 /*
3854                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3855                  * !last_update_time means we've passed through
3856                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3857                  *
3858                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3859                  */
3860                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3861                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
3862
3863         } else if (decayed) {
3864                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3865
3866                 if (flags & UPDATE_TG)
3867                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
3868         }
3869 }
3870
3871 #ifndef CONFIG_64BIT
3872 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3873 {
3874         u64 last_update_time_copy;
3875         u64 last_update_time;
3876
3877         do {
3878                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3879                 smp_rmb();
3880                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3881         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3882
3883         return last_update_time;
3884 }
3885 #else
3886 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3887 {
3888         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3889 }
3890 #endif
3891
3892 /*
3893  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3894  * the previous rq.
3895  */
3896 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3897 {
3898         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3899         u64 last_update_time;
3900
3901         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3902         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
3903 }
3904
3905 /*
3906  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3907  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3908  */
3909 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3910 {
3911         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3912         unsigned long flags;
3913
3914         /*
3915          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3916          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3917          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3918          */
3919
3920         sync_entity_load_avg(se);
3921
3922         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3923         ++cfs_rq->removed.nr;
3924         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3925         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3926         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
3927         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3928 }
3929
3930 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3931 {
3932         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
3933 }
3934
3935 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3936 {
3937         return cfs_rq->avg.load_avg;
3938 }
3939
3940 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3941
3942 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3943 {
3944         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3945 }
3946
3947 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3948 {
3949         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3950
3951         return max(ue.ewma, (ue.enqueued & ~UTIL_AVG_UNCHANGED));
3952 }
3953
3954 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3955 {
3956         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3957 }
3958
3959 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
3960 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3961 {
3962         return clamp(task_util_est(p),
3963                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN),
3964                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX));
3965 }
3966 #else
3967 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3968 {
3969         return task_util_est(p);
3970 }
3971 #endif
3972
3973 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3974                                     struct task_struct *p)
3975 {
3976         unsigned int enqueued;
3977
3978         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3979                 return;
3980
3981         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3982         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3983         enqueued += _task_util_est(p);
3984         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3985
3986         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
3987 }
3988
3989 static inline void util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3990                                     struct task_struct *p)
3991 {
3992         unsigned int enqueued;
3993
3994         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3995                 return;
3996
3997         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3998         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3999         enqueued -= min_t(unsigned int, enqueued, _task_util_est(p));
4000         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4001
4002         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4003 }
4004
4005 #define UTIL_EST_MARGIN (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)
4006
4007 /*
4008  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
4009  * based on the observation that:
4010  *
4011  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
4012  *
4013  * NOTE: this only works when value + margin < INT_MAX.
4014  */
4015 static inline bool within_margin(int value, int margin)
4016 {
4017         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
4018 }
4019
4020 static inline void util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq,
4021                                    struct task_struct *p,
4022                                    bool task_sleep)
4023 {
4024         long last_ewma_diff, last_enqueued_diff;
4025         struct util_est ue;
4026
4027         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4028                 return;
4029
4030         /*
4031          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
4032          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
4033          */
4034         if (!task_sleep)
4035                 return;
4036
4037         /*
4038          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
4039          * skip the util_est update.
4040          */
4041         ue = p->se.avg.util_est;
4042         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
4043                 return;
4044
4045         last_enqueued_diff = ue.enqueued;
4046
4047         /*
4048          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
4049          * to smooth utilization decreases.
4050          */
4051         ue.enqueued = task_util(p);
4052         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
4053                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
4054                         ue.ewma = ue.enqueued;
4055                         goto done;
4056                 }
4057         }
4058
4059         /*
4060          * Skip update of task's estimated utilization when its members are
4061          * already ~1% close to its last activation value.
4062          */
4063         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
4064         last_enqueued_diff -= ue.enqueued;
4065         if (within_margin(last_ewma_diff, UTIL_EST_MARGIN)) {
4066                 if (!within_margin(last_enqueued_diff, UTIL_EST_MARGIN))
4067                         goto done;
4068
4069                 return;
4070         }
4071
4072         /*
4073          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
4074          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
4075          */
4076         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
4077                 return;
4078
4079         /*
4080          * Update Task's estimated utilization
4081          *
4082          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4083          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
4084          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4085          * Weighted Moving Average (EWMA):
4086          *
4087          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4088          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4089          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4090          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4091          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4092          *
4093          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4094          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4095          */
4096         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4097         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4098         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4099 done:
4100         ue.enqueued |= UTIL_AVG_UNCHANGED;
4101         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4102
4103         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
4104 }
4105
4106 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p,
4107                                      unsigned long capacity)
4108 {
4109         return fits_capacity(uclamp_task_util(p), capacity);
4110 }
4111
4112 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
4113 {
4114         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
4115                 return;
4116
4117         if (!p || p->nr_cpus_allowed == 1) {
4118                 rq->misfit_task_load = 0;
4119                 return;
4120         }
4121
4122         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
4123                 rq->misfit_task_load = 0;
4124                 return;
4125         }
4126
4127         /*
4128          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
4129          * task_h_load() returns 0.
4130          */
4131         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
4132 }
4133
4134 #else /* CONFIG_SMP */
4135
4136 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
4137 {
4138         return true;
4139 }
4140
4141 #define UPDATE_TG       0x0
4142 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4143 #define DO_ATTACH       0x0
4144
4145 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4146 {
4147         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4148 }
4149
4150 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4151
4152 static inline void
4153 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4154 static inline void
4155 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4156
4157 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4158 {
4159         return 0;
4160 }
4161
4162 static inline void
4163 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4164
4165 static inline void
4166 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4167
4168 static inline void
4169 util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4170                 bool task_sleep) {}
4171 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
4172
4173 #endif /* CONFIG_SMP */
4174
4175 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4176 {
4177 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4178         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4179
4180         if (d < 0)
4181                 d = -d;
4182
4183         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4184                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4185 #endif
4186 }
4187
4188 static void
4189 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4190 {
4191         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4192
4193         /*
4194          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4195          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4196          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4197          * stays open at the end.
4198          */
4199         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4200                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4201
4202         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4203         if (!initial) {
4204                 unsigned long thresh;
4205
4206                 if (se_is_idle(se))
4207                         thresh = sysctl_sched_min_granularity;
4208                 else
4209                         thresh = sysctl_sched_latency;
4210
4211                 /*
4212                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4213                  * for a gentler effect of sleepers:
4214                  */
4215                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4216                         thresh >>= 1;
4217
4218                 vruntime -= thresh;
4219         }
4220
4221         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4222         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4223 }
4224
4225 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4226
4227 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
4228
4229 /*
4230  * MIGRATION
4231  *
4232  *      dequeue
4233  *        update_curr()
4234  *          update_min_vruntime()
4235  *        vruntime -= min_vruntime
4236  *
4237  *      enqueue
4238  *        update_curr()
4239  *          update_min_vruntime()
4240  *        vruntime += min_vruntime
4241  *
4242  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4243  * min_vruntime are up-to-date.
4244  *
4245  * WAKEUP (remote)
4246  *
4247  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4248  *        vruntime -= min_vruntime
4249  *
4250  *      enqueue
4251  *        update_curr()
4252  *          update_min_vruntime()
4253  *        vruntime += min_vruntime
4254  *
4255  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4256  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4257  */
4258
4259 static void
4260 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4261 {
4262         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4263         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4264
4265         /*
4266          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4267          * update_curr().
4268          */
4269         if (renorm && curr)
4270                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4271
4272         update_curr(cfs_rq);
4273
4274         /*
4275          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4276          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4277          * placed in the past could significantly boost this task to the
4278          * fairness detriment of existing tasks.
4279          */
4280         if (renorm && !curr)
4281                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4282
4283         /*
4284          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4285          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4286          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4287          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4288          *     its group cfs_rq
4289          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4290          */
4291         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4292         se_update_runnable(se);
4293         update_cfs_group(se);
4294         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4295
4296         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4297                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4298
4299         check_schedstat_required();
4300         update_stats_enqueue_fair(cfs_rq, se, flags);
4301         check_spread(cfs_rq, se);
4302         if (!curr)
4303                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4304         se->on_rq = 1;
4305
4306         /*
4307          * When bandwidth control is enabled, cfs might have been removed
4308          * because of a parent been throttled but cfs->nr_running > 1. Try to
4309          * add it unconditionally.
4310          */
4311         if (cfs_rq->nr_running == 1 || cfs_bandwidth_used())
4312                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4313
4314         if (cfs_rq->nr_running == 1)
4315                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4316 }
4317
4318 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4319 {
4320         for_each_sched_entity(se) {
4321                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4322                 if (cfs_rq->last != se)
4323                         break;
4324
4325                 cfs_rq->last = NULL;
4326         }
4327 }
4328
4329 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4330 {
4331         for_each_sched_entity(se) {
4332                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4333                 if (cfs_rq->next != se)
4334                         break;
4335
4336                 cfs_rq->next = NULL;
4337         }
4338 }
4339
4340 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4341 {
4342         for_each_sched_entity(se) {
4343                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4344                 if (cfs_rq->skip != se)
4345                         break;
4346
4347                 cfs_rq->skip = NULL;
4348         }
4349 }
4350
4351 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4352 {
4353         if (cfs_rq->last == se)
4354                 __clear_buddies_last(se);
4355
4356         if (cfs_rq->next == se)
4357                 __clear_buddies_next(se);
4358
4359         if (cfs_rq->skip == se)
4360                 __clear_buddies_skip(se);
4361 }
4362
4363 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4364
4365 static void
4366 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4367 {
4368         /*
4369          * Update run-time statistics of the 'current'.
4370          */
4371         update_curr(cfs_rq);
4372
4373         /*
4374          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4375          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4376          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4377          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4378          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4379          *     of its group cfs_rq.
4380          */
4381         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4382         se_update_runnable(se);
4383
4384         update_stats_dequeue_fair(cfs_rq, se, flags);
4385
4386         clear_buddies(cfs_rq, se);
4387
4388         if (se != cfs_rq->curr)
4389                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4390         se->on_rq = 0;
4391         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4392
4393         /*
4394          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4395          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4396          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4397          * can move min_vruntime forward still more.
4398          */
4399         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4400                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4401
4402         /* return excess runtime on last dequeue */
4403         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4404
4405         update_cfs_group(se);
4406
4407         /*
4408          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4409          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4410          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4411          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4412          */
4413         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4414                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4415 }
4416
4417 /*
4418  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4419  */
4420 static void
4421 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4422 {
4423         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4424         struct sched_entity *se;
4425         s64 delta;
4426
4427         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4428         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4429         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4430                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4431                 /*
4432                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4433                  * re-elected due to buddy favours.
4434                  */
4435                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4436                 return;
4437         }
4438
4439         /*
4440          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4441          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4442          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4443          */
4444         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4445                 return;
4446
4447         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4448         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4449
4450         if (delta < 0)
4451                 return;
4452
4453         if (delta > ideal_runtime)
4454                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4455 }
4456
4457 static void
4458 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4459 {
4460         clear_buddies(cfs_rq, se);
4461
4462         /* 'current' is not kept within the tree. */
4463         if (se->on_rq) {
4464                 /*
4465                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4466                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4467                  * runqueue.
4468                  */
4469                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
4470                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4471                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4472         }
4473
4474         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4475         cfs_rq->curr = se;
4476
4477         /*
4478          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4479          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4480          * when there are only lesser-weight tasks around):
4481          */
4482         if (schedstat_enabled() &&
4483             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4484                 struct sched_statistics *stats;
4485
4486                 stats = __schedstats_from_se(se);
4487                 __schedstat_set(stats->slice_max,
4488                                 max((u64)stats->slice_max,
4489                                     se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4490         }
4491
4492         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4493 }
4494
4495 static int
4496 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4497
4498 /*
4499  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4500  * 1) keep things fair between processes/task groups
4501  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4502  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4503  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4504  */
4505 static struct sched_entity *
4506 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4507 {
4508         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4509         struct sched_entity *se;
4510
4511         /*
4512          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4513          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4514          */
4515         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4516                 left = curr;
4517
4518         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4519
4520         /*
4521          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4522          * be done without getting too unfair.
4523          */
4524         if (cfs_rq->skip && cfs_rq->skip == se) {
4525                 struct sched_entity *second;
4526
4527                 if (se == curr) {
4528                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4529                 } else {
4530                         second = __pick_next_entity(se);
4531                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4532                                 second = curr;
4533                 }
4534
4535                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4536                         se = second;
4537         }
4538
4539         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1) {
4540                 /*
4541                  * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4542                  */
4543                 se = cfs_rq->next;
4544         } else if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1) {
4545                 /*
4546                  * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4547                  */
4548                 se = cfs_rq->last;
4549         }
4550
4551         return se;
4552 }
4553
4554 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4555
4556 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4557 {
4558         /*
4559          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4560          * was not called and update_curr() has to be done:
4561          */
4562         if (prev->on_rq)
4563                 update_curr(cfs_rq);
4564
4565         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4566         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4567
4568         check_spread(cfs_rq, prev);
4569
4570         if (prev->on_rq) {
4571                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, prev);
4572                 /* Put 'current' back into the tree. */
4573                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4574                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4575                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4576         }
4577         cfs_rq->curr = NULL;
4578 }
4579
4580 static void
4581 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4582 {
4583         /*
4584          * Update run-time statistics of the 'current'.
4585          */
4586         update_curr(cfs_rq);
4587
4588         /*
4589          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4590          */
4591         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4592         update_cfs_group(curr);
4593
4594 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4595         /*
4596          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4597          * validating it and just reschedule.
4598          */
4599         if (queued) {
4600                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4601                 return;
4602         }
4603         /*
4604          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4605          */
4606         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4607                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4608                 return;
4609 #endif
4610
4611         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4612                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4613 }
4614
4615
4616 /**************************************************
4617  * CFS bandwidth control machinery
4618  */
4619
4620 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4621
4622 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4623 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4624
4625 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4626 {
4627         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4628 }
4629
4630 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4631 {
4632         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4633 }
4634
4635 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4636 {
4637         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4638 }
4639 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4640 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4641 {
4642         return true;
4643 }
4644
4645 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4646 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4647 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4648
4649 /*
4650  * default period for cfs group bandwidth.
4651  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4652  */
4653 static inline u64 default_cfs_period(void)
4654 {
4655         return 100000000ULL;
4656 }
4657
4658 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4659 {
4660         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4661 }
4662
4663 /*
4664  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
4665  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
4666  * around rq->lock.
4667  *
4668  * requires cfs_b->lock
4669  */
4670 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4671 {
4672         s64 runtime;
4673
4674         if (unlikely(cfs_b->quota == RUNTIME_INF))
4675                 return;
4676
4677         cfs_b->runtime += cfs_b->quota;
4678         runtime = cfs_b->runtime_snap - cfs_b->runtime;
4679         if (runtime > 0) {
4680                 cfs_b->burst_time += runtime;
4681                 cfs_b->nr_burst++;
4682         }
4683
4684         cfs_b->runtime = min(cfs_b->runtime, cfs_b->quota + cfs_b->burst);
4685         cfs_b->runtime_snap = cfs_b->runtime;
4686 }
4687
4688 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4689 {
4690         return &tg->cfs_bandwidth;
4691 }
4692
4693 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4694 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4695                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
4696 {
4697         u64 min_amount, amount = 0;
4698
4699         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4700
4701         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4702         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
4703
4704         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4705                 amount = min_amount;
4706         else {
4707                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4708
4709                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4710                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4711                         cfs_b->runtime -= amount;
4712                         cfs_b->idle = 0;
4713                 }
4714         }
4715
4716         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4717
4718         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4719 }
4720
4721 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4722 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4723 {
4724         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4725         int ret;
4726
4727         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4728         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
4729         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4730
4731         return ret;
4732 }
4733
4734 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4735 {
4736         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4737         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4738
4739         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4740                 return;
4741
4742         if (cfs_rq->throttled)
4743                 return;
4744         /*
4745          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4746          * hierarchy can be throttled
4747          */
4748         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4749                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4750 }
4751
4752 static __always_inline
4753 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4754 {
4755         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4756                 return;
4757
4758         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4759 }
4760
4761 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4762 {
4763         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4764 }
4765
4766 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4767 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4768 {
4769         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4770 }
4771
4772 /*
4773  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4774  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4775  * load-balance operations.
4776  */
4777 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4778                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4779 {
4780         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4781
4782         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4783         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4784
4785         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4786                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4787 }
4788
4789 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4790 {
4791         struct rq *rq = data;
4792         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4793
4794         cfs_rq->throttle_count--;
4795         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4796                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4797                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4798
4799                 /* Add cfs_rq with load or one or more already running entities to the list */
4800                 if (!cfs_rq_is_decayed(cfs_rq) || cfs_rq->nr_running)
4801                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4802         }
4803
4804         return 0;
4805 }
4806
4807 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4808 {
4809         struct rq *rq = data;
4810         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4811
4812         /* group is entering throttled state, stop time */
4813         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4814                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4815                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4816         }
4817         cfs_rq->throttle_count++;
4818
4819         return 0;
4820 }
4821
4822 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4823 {
4824         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4825         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4826         struct sched_entity *se;
4827         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
4828
4829         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4830         /* This will start the period timer if necessary */
4831         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
4832                 /*
4833                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
4834                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
4835                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
4836                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
4837                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
4838                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
4839                  */
4840                 dequeue = 0;
4841         } else {
4842                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
4843                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4844         }
4845         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4846
4847         if (!dequeue)
4848                 return false;  /* Throttle no longer required. */
4849
4850         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4851
4852         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4853         rcu_read_lock();
4854         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4855         rcu_read_unlock();
4856
4857         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4858         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4859         for_each_sched_entity(se) {
4860                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4861                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4862                 if (!se->on_rq)
4863                         goto done;
4864
4865                 dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4866
4867                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
4868                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4869
4870                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4871                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4872
4873                 if (qcfs_rq->load.weight) {
4874                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4875                         se = parent_entity(se);
4876                         break;
4877                 }
4878         }
4879
4880         for_each_sched_entity(se) {
4881                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4882                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4883                 if (!se->on_rq)
4884                         goto done;
4885
4886                 update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
4887                 se_update_runnable(se);
4888
4889                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
4890                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4891
4892                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4893                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4894         }
4895
4896         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
4897         sub_nr_running(rq, task_delta);
4898
4899 done:
4900         /*
4901          * Note: distribution will already see us throttled via the
4902          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
4903          */
4904         cfs_rq->throttled = 1;
4905         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4906         return true;
4907 }
4908
4909 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4910 {
4911         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4912         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4913         struct sched_entity *se;
4914         long task_delta, idle_task_delta;
4915
4916         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4917
4918         cfs_rq->throttled = 0;
4919
4920         update_rq_clock(rq);
4921
4922         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4923         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4924         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4925         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4926
4927         /* update hierarchical throttle state */
4928         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4929
4930         /* Nothing to run but something to decay (on_list)? Complete the branch */
4931         if (!cfs_rq->load.weight) {
4932                 if (cfs_rq->on_list)
4933                         goto unthrottle_throttle;
4934                 return;
4935         }
4936
4937         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4938         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4939         for_each_sched_entity(se) {
4940                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4941
4942                 if (se->on_rq)
4943                         break;
4944                 enqueue_entity(qcfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4945
4946                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
4947                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4948
4949                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4950                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4951
4952                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4953                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
4954                         goto unthrottle_throttle;
4955         }
4956
4957         for_each_sched_entity(se) {
4958                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4959
4960                 update_load_avg(qcfs_rq, se, UPDATE_TG);
4961                 se_update_runnable(se);
4962
4963                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
4964                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4965
4966                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4967                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4968
4969                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4970                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
4971                         goto unthrottle_throttle;
4972
4973                 /*
4974                  * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
4975                  * list. Add it back to not break the leaf list.
4976                  */
4977                 if (throttled_hierarchy(qcfs_rq))
4978                         list_add_leaf_cfs_rq(qcfs_rq);
4979         }
4980
4981         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
4982         add_nr_running(rq, task_delta);
4983
4984 unthrottle_throttle:
4985         /*
4986          * The cfs_rq_throttled() breaks in the above iteration can result in
4987          * incomplete leaf list maintenance, resulting in triggering the
4988          * assertion below.
4989          */
4990         for_each_sched_entity(se) {
4991                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4992
4993                 if (list_add_leaf_cfs_rq(qcfs_rq))
4994                         break;
4995         }
4996
4997         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
4998
4999         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
5000         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
5001                 resched_curr(rq);
5002 }
5003
5004 static void distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5005 {
5006         struct cfs_rq *cfs_rq;
5007         u64 runtime, remaining = 1;
5008
5009         rcu_read_lock();
5010         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
5011                                 throttled_list) {
5012                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5013                 struct rq_flags rf;
5014
5015                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
5016                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5017                         goto next;
5018
5019                 /* By the above check, this should never be true */
5020                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
5021
5022                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5023                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
5024                 if (runtime > cfs_b->runtime)
5025                         runtime = cfs_b->runtime;
5026                 cfs_b->runtime -= runtime;
5027                 remaining = cfs_b->runtime;
5028                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5029
5030                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
5031
5032                 /* we check whether we're throttled above */
5033                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
5034                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5035
5036 next:
5037                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
5038
5039                 if (!remaining)
5040                         break;
5041         }
5042         rcu_read_unlock();
5043 }
5044
5045 /*
5046  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
5047  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
5048  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
5049  * used to track this state.
5050  */
5051 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
5052 {
5053         int throttled;
5054
5055         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
5056         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5057                 goto out_deactivate;
5058
5059         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5060         cfs_b->nr_periods += overrun;
5061
5062         /* Refill extra burst quota even if cfs_b->idle */
5063         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
5064
5065         /*
5066          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
5067          * we're going inactive then everything else can be deferred
5068          */
5069         if (cfs_b->idle && !throttled)
5070                 goto out_deactivate;
5071
5072         if (!throttled) {
5073                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
5074                 cfs_b->idle = 1;
5075                 return 0;
5076         }
5077
5078         /* account preceding periods in which throttling occurred */
5079         cfs_b->nr_throttled += overrun;
5080
5081         /*
5082          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
5083          */
5084         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
5085                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5086                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
5087                 distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5088                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5089
5090                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5091         }
5092
5093         /*
5094          * While we are ensured activity in the period following an
5095          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
5096          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
5097          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
5098          */
5099         cfs_b->idle = 0;
5100
5101         return 0;
5102
5103 out_deactivate:
5104         return 1;
5105 }
5106
5107 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
5108 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
5109 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
5110 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
5111 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
5112 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
5113
5114 /*
5115  * Are we near the end of the current quota period?
5116  *
5117  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
5118  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
5119  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
5120  */
5121 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
5122 {
5123         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
5124         s64 remaining;
5125
5126         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
5127         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
5128                 return 1;
5129
5130         /* is a quota refresh about to occur? */
5131         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
5132         if (remaining < (s64)min_expire)
5133                 return 1;
5134
5135         return 0;
5136 }
5137
5138 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5139 {
5140         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
5141
5142         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
5143         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
5144                 return;
5145
5146         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
5147         if (cfs_b->slack_started)
5148                 return;
5149         cfs_b->slack_started = true;
5150
5151         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
5152                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
5153                         HRTIMER_MODE_REL);
5154 }
5155
5156 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
5157 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5158 {
5159         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5160         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
5161
5162         if (slack_runtime <= 0)
5163                 return;
5164
5165         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5166         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
5167                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5168
5169                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5170                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5171                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5172                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5173         }
5174         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5175
5176         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5177         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5178 }
5179
5180 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5181 {
5182         if (!cfs_bandwidth_used())
5183                 return;
5184
5185         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5186                 return;
5187
5188         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5189 }
5190
5191 /*
5192  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5193  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5194  */
5195 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5196 {
5197         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5198         unsigned long flags;
5199
5200         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5201         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5202         cfs_b->slack_started = false;
5203
5204         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5205                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5206                 return;
5207         }
5208
5209         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5210                 runtime = cfs_b->runtime;
5211
5212         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5213
5214         if (!runtime)
5215                 return;
5216
5217         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5218 }
5219
5220 /*
5221  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5222  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5223  * runtime as update_curr() throttling can not trigger until it's on-rq.
5224  */
5225 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5226 {
5227         if (!cfs_bandwidth_used())
5228                 return;
5229
5230         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5231         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5232                 return;
5233
5234         /* ensure the group is not already throttled */
5235         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5236                 return;
5237
5238         /* update runtime allocation */
5239         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5240         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5241                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5242 }
5243
5244 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5245 {
5246         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5247
5248         if (!cfs_bandwidth_used())
5249                 return;
5250
5251         if (!tg->parent)
5252                 return;
5253
5254         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5255         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5256
5257         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5258         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
5259 }
5260
5261 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5262 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5263 {
5264         if (!cfs_bandwidth_used())
5265                 return false;
5266
5267         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5268                 return false;
5269
5270         /*
5271          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5272          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5273          */
5274         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5275                 return true;
5276
5277         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5278 }
5279
5280 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5281 {
5282         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5283                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5284
5285         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5286
5287         return HRTIMER_NORESTART;
5288 }
5289
5290 extern const u64 max_cfs_quota_period;
5291
5292 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5293 {
5294         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5295                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5296         unsigned long flags;
5297         int overrun;
5298         int idle = 0;
5299         int count = 0;
5300
5301         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5302         for (;;) {
5303                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5304                 if (!overrun)
5305                         break;
5306
5307                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
5308
5309                 if (++count > 3) {
5310                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
5311
5312                         /*
5313                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
5314                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
5315                          * to fail.
5316                          */
5317                         new = old * 2;
5318                         if (new < max_cfs_quota_period) {
5319                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
5320                                 cfs_b->quota *= 2;
5321                                 cfs_b->burst *= 2;
5322
5323                                 pr_warn_ratelimited(
5324         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5325                                         smp_processor_id(),
5326                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
5327                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5328                         } else {
5329                                 pr_warn_ratelimited(
5330         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5331                                         smp_processor_id(),
5332                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
5333                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5334                         }
5335
5336                         /* reset count so we don't come right back in here */
5337                         count = 0;
5338                 }
5339         }
5340         if (idle)
5341                 cfs_b->period_active = 0;
5342         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5343
5344         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5345 }
5346
5347 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5348 {
5349         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5350         cfs_b->runtime = 0;
5351         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5352         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5353         cfs_b->burst = 0;
5354
5355         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5356         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5357         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5358         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5359         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5360         cfs_b->slack_started = false;
5361 }
5362
5363 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5364 {
5365         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5366         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5367 }
5368
5369 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5370 {
5371         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5372
5373         if (cfs_b->period_active)
5374                 return;
5375
5376         cfs_b->period_active = 1;
5377         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5378         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5379 }
5380
5381 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5382 {
5383         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5384         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5385                 return;
5386
5387         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5388         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5389 }
5390
5391 /*
5392  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5393  *
5394  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5395  * bits doesn't do much.
5396  */
5397
5398 /* cpu online callback */
5399 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5400 {
5401         struct task_group *tg;
5402
5403         lockdep_assert_rq_held(rq);
5404
5405         rcu_read_lock();
5406         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5407                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5408                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5409
5410                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5411                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5412                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5413         }
5414         rcu_read_unlock();
5415 }
5416
5417 /* cpu offline callback */
5418 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5419 {
5420         struct task_group *tg;
5421
5422         lockdep_assert_rq_held(rq);
5423
5424         rcu_read_lock();
5425         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5426                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5427
5428                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5429                         continue;
5430
5431                 /*
5432                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5433                  * there's some valid quota amount
5434                  */
5435                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5436                 /*
5437                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5438                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5439                  */
5440                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5441
5442                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5443                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5444         }
5445         rcu_read_unlock();
5446 }
5447
5448 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5449
5450 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5451 {
5452         return false;
5453 }
5454
5455 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5456 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5457 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5458 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5459 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5460
5461 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5462 {
5463         return 0;
5464 }
5465
5466 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5467 {
5468         return 0;
5469 }
5470
5471 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5472                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5473 {
5474         return 0;
5475 }
5476
5477 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5478
5479 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5480 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5481 #endif
5482
5483 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5484 {
5485         return NULL;
5486 }
5487 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5488 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5489 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5490
5491 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5492
5493 /**************************************************
5494  * CFS operations on tasks:
5495  */
5496
5497 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5498 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5499 {
5500         struct sched_entity *se = &p->se;
5501         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5502
5503         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5504
5505         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5506                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5507                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5508                 s64 delta = slice - ran;
5509
5510                 if (delta < 0) {
5511                         if (task_current(rq, p))
5512                                 resched_curr(rq);
5513                         return;
5514                 }
5515                 hrtick_start(rq, delta);
5516         }
5517 }
5518
5519 /*
5520  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5521  * current task is from our class and nr_running is low enough
5522  * to matter.
5523  */
5524 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5525 {
5526         struct task_struct *curr = rq->curr;
5527
5528         if (!hrtick_enabled_fair(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5529                 return;
5530
5531         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5532                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5533 }
5534 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5535 static inline void
5536 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5537 {
5538 }
5539
5540 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5541 {
5542 }
5543 #endif
5544
5545 #ifdef CONFIG_SMP
5546 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5547 {
5548         return !fits_capacity(cpu_util_cfs(cpu), capacity_of(cpu));
5549 }
5550
5551 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5552 {
5553         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
5554                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5555                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
5556         }
5557 }
5558 #else
5559 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5560 #endif
5561
5562 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
5563 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
5564 {
5565         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
5566                         rq->nr_running);
5567 }
5568
5569 /*
5570  * Returns true if cfs_rq only has SCHED_IDLE entities enqueued. Note the use
5571  * of idle_nr_running, which does not consider idle descendants of normal
5572  * entities.
5573  */
5574 static bool sched_idle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5575 {
5576         return cfs_rq->nr_running &&
5577                 cfs_rq->nr_running == cfs_rq->idle_nr_running;
5578 }
5579
5580 #ifdef CONFIG_SMP
5581 static int sched_idle_cpu(int cpu)
5582 {
5583         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
5584 }
5585 #endif
5586
5587 /*
5588  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5589  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5590  * then put the task into the rbtree:
5591  */
5592 static void
5593 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5594 {
5595         struct cfs_rq *cfs_rq;
5596         struct sched_entity *se = &p->se;
5597         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5598         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
5599
5600         /*
5601          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5602          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5603          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5604          * estimated utilization, before we update schedutil.
5605          */
5606         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5607
5608         /*
5609          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5610          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5611          * passed.
5612          */
5613         if (p->in_iowait)
5614                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5615
5616         for_each_sched_entity(se) {
5617                 if (se->on_rq)
5618                         break;
5619                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5620                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5621
5622                 cfs_rq->h_nr_running++;
5623                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5624
5625                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5626                         idle_h_nr_running = 1;
5627
5628                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5629                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5630                         goto enqueue_throttle;
5631
5632                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5633         }
5634
5635         for_each_sched_entity(se) {
5636                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5637
5638                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5639                 se_update_runnable(se);
5640                 update_cfs_group(se);
5641
5642                 cfs_rq->h_nr_running++;
5643                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5644
5645                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5646                         idle_h_nr_running = 1;
5647
5648                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5649                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5650                         goto enqueue_throttle;
5651
5652                /*
5653                 * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
5654                 * list. Add it back to not break the leaf list.
5655                 */
5656                if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5657                        list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5658         }
5659
5660         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5661         add_nr_running(rq, 1);
5662
5663         /*
5664          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5665          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5666          * ability to cross the overutilized threshold, which will
5667          * result in the load balancer ruining all the task placement
5668          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5669          * for the first enqueue operation of new tasks during the
5670          * overutilized flag detection.
5671          *
5672          * A better way of solving this problem would be to wait for
5673          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5674          * into account, but that is not straightforward to implement,
5675          * and the following generally works well enough in practice.
5676          */
5677         if (!task_new)
5678                 update_overutilized_status(rq);
5679
5680 enqueue_throttle:
5681         if (cfs_bandwidth_used()) {
5682                 /*
5683                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5684                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5685                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5686                  * below.
5687                  */
5688                 for_each_sched_entity(se) {
5689                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5690
5691                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5692                                 break;
5693                 }
5694         }
5695
5696         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5697
5698         hrtick_update(rq);
5699 }
5700
5701 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5702
5703 /*
5704  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5705  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5706  * update the fair scheduling stats:
5707  */
5708 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5709 {
5710         struct cfs_rq *cfs_rq;
5711         struct sched_entity *se = &p->se;
5712         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5713         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5714         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
5715
5716         util_est_dequeue(&rq->cfs, p);
5717
5718         for_each_sched_entity(se) {
5719                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5720                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5721
5722                 cfs_rq->h_nr_running--;
5723                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5724
5725                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5726                         idle_h_nr_running = 1;
5727
5728                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5729                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5730                         goto dequeue_throttle;
5731
5732                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5733                 if (cfs_rq->load.weight) {
5734                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5735                         se = parent_entity(se);
5736                         /*
5737                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5738                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5739                          */
5740                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5741                                 set_next_buddy(se);
5742                         break;
5743                 }
5744                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5745         }
5746
5747         for_each_sched_entity(se) {
5748                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5749
5750                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5751                 se_update_runnable(se);
5752                 update_cfs_group(se);
5753
5754                 cfs_rq->h_nr_running--;
5755                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5756
5757                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5758                         idle_h_nr_running = 1;
5759
5760                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5761                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5762                         goto dequeue_throttle;
5763
5764         }
5765
5766         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5767         sub_nr_running(rq, 1);
5768
5769         /* balance early to pull high priority tasks */
5770         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
5771                 rq->next_balance = jiffies;
5772
5773 dequeue_throttle:
5774         util_est_update(&rq->cfs, p, task_sleep);
5775         hrtick_update(rq);
5776 }
5777
5778 #ifdef CONFIG_SMP
5779
5780 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5781 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5782 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5783
5784 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5785
5786 static struct {
5787         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5788         atomic_t nr_cpus;
5789         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5790         int needs_update;               /* Newly idle CPUs need their next_balance collated */
5791         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5792         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5793 } nohz ____cacheline_aligned;
5794
5795 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5796
5797 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
5798 {
5799         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
5800 }
5801
5802 /*
5803  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
5804  * @cpu: the CPU which load is requested
5805  * @p: the task which load should be discounted
5806  *
5807  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
5808  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
5809  * CPU.
5810  *
5811  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
5812  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
5813  * load.
5814  */
5815 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5816 {
5817         struct cfs_rq *cfs_rq;
5818         unsigned int load;
5819
5820         /* Task has no contribution or is new */
5821         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5822                 return cpu_load(rq);
5823
5824         cfs_rq = &rq->cfs;
5825         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
5826
5827         /* Discount task's util from CPU's util */
5828         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
5829
5830         return load;
5831 }
5832
5833 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
5834 {
5835         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
5836 }
5837
5838 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5839 {
5840         struct cfs_rq *cfs_rq;
5841         unsigned int runnable;
5842
5843         /* Task has no contribution or is new */
5844         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5845                 return cpu_runnable(rq);
5846
5847         cfs_rq = &rq->cfs;
5848         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
5849
5850         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
5851         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
5852
5853         return runnable;
5854 }
5855
5856 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5857 {
5858         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5859 }
5860
5861 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5862 {
5863         /*
5864          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5865          * jiffy will not have built up many flips.
5866          */
5867         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5868                 current->wakee_flips >>= 1;
5869                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5870         }
5871
5872         if (current->last_wakee != p) {
5873                 current->last_wakee = p;
5874                 current->wakee_flips++;
5875         }
5876 }
5877
5878 /*
5879  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5880  *
5881  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5882  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5883  *
5884  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5885  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5886  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5887  *
5888  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5889  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5890  *
5891  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5892  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5893  * socket size.
5894  */
5895 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5896 {
5897         unsigned int master = current->wakee_flips;
5898         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5899         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
5900
5901         if (master < slave)
5902                 swap(master, slave);
5903         if (slave < factor || master < slave * factor)
5904                 return 0;
5905         return 1;
5906 }
5907
5908 /*
5909  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5910  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5911  * CPU.
5912  *
5913  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5914  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5915  *
5916  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5917  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5918  *                        for the overloaded case.
5919  */
5920 static int
5921 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5922 {
5923         /*
5924          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5925          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5926          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5927          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5928          *
5929          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5930          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5931          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5932          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5933          * on one CPU.
5934          */
5935         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5936                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5937
5938         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5939                 return this_cpu;
5940
5941         if (available_idle_cpu(prev_cpu))
5942                 return prev_cpu;
5943
5944         return nr_cpumask_bits;
5945 }
5946
5947 static int
5948 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5949                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5950 {
5951         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5952         unsigned long task_load;
5953
5954         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
5955
5956         if (sync) {
5957                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5958
5959                 if (current_load > this_eff_load)
5960                         return this_cpu;
5961
5962                 this_eff_load -= current_load;
5963         }
5964
5965         task_load = task_h_load(p);
5966
5967         this_eff_load += task_load;
5968         if (sched_feat(WA_BIAS))
5969                 this_eff_load *= 100;
5970         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5971
5972         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
5973         prev_eff_load -= task_load;
5974         if (sched_feat(WA_BIAS))
5975                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5976         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5977
5978         /*
5979          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5980          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5981          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5982          * idle.
5983          */
5984         if (sync)
5985                 prev_eff_load += 1;
5986
5987         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5988 }
5989
5990 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5991                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5992 {
5993         int target = nr_cpumask_bits;
5994
5995         if (sched_feat(WA_IDLE))
5996                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5997
5998         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5999                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
6000
6001         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine_attempts);
6002         if (target == nr_cpumask_bits)
6003                 return prev_cpu;
6004
6005         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
6006         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine);
6007         return target;
6008 }
6009
6010 static struct sched_group *
6011 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
6012
6013 /*
6014  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
6015  */
6016 static int
6017 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
6018 {
6019         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
6020         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
6021         u64 latest_idle_timestamp = 0;
6022         int least_loaded_cpu = this_cpu;
6023         int shallowest_idle_cpu = -1;
6024         int i;
6025
6026         /* Check if we have any choice: */
6027         if (group->group_weight == 1)
6028                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
6029
6030         /* Traverse only the allowed CPUs */
6031         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
6032                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6033
6034                 if (!sched_core_cookie_match(rq, p))
6035                         continue;
6036
6037                 if (sched_idle_cpu(i))
6038                         return i;
6039
6040                 if (available_idle_cpu(i)) {
6041                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
6042                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
6043                                 /*
6044                                  * We give priority to a CPU whose idle state
6045                                  * has the smallest exit latency irrespective
6046                                  * of any idle timestamp.
6047                                  */
6048                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
6049                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6050                                 shallowest_idle_cpu = i;
6051                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
6052                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
6053                                 /*
6054                                  * If equal or no active idle state, then
6055                                  * the most recently idled CPU might have
6056                                  * a warmer cache.
6057                                  */
6058                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6059                                 shallowest_idle_cpu = i;
6060                         }
6061                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
6062                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
6063                         if (load < min_load) {
6064                                 min_load = load;
6065                                 least_loaded_cpu = i;
6066                         }
6067                 }
6068         }
6069
6070         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
6071 }
6072
6073 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6074                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
6075 {
6076         int new_cpu = cpu;
6077
6078         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
6079                 return prev_cpu;
6080
6081         /*
6082          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
6083          * prev_cpu's last_update_time.
6084          */
6085         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
6086                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6087
6088         while (sd) {
6089                 struct sched_group *group;
6090                 struct sched_domain *tmp;
6091                 int weight;
6092
6093                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6094                         sd = sd->child;
6095                         continue;
6096                 }
6097
6098                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
6099                 if (!group) {
6100                         sd = sd->child;
6101                         continue;
6102                 }
6103
6104                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6105                 if (new_cpu == cpu) {
6106                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6107                         sd = sd->child;
6108                         continue;
6109                 }
6110
6111                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6112                 cpu = new_cpu;
6113                 weight = sd->span_weight;
6114                 sd = NULL;
6115                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6116                         if (weight <= tmp->span_weight)
6117                                 break;
6118                         if (tmp->flags & sd_flag)
6119                                 sd = tmp;
6120                 }
6121         }
6122
6123         return new_cpu;
6124 }
6125
6126 static inline int __select_idle_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
6127 {
6128         if ((available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu)) &&
6129             sched_cpu_cookie_match(cpu_rq(cpu), p))
6130                 return cpu;
6131
6132         return -1;
6133 }
6134
6135 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6136 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
6137 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
6138
6139 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6140 {
6141         struct sched_domain_shared *sds;
6142
6143         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6144         if (sds)
6145                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6146 }
6147
6148 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6149 {
6150         struct sched_domain_shared *sds;
6151
6152         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6153         if (sds)
6154                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6155
6156         return def;
6157 }
6158
6159 /*
6160  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6161  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6162  *
6163  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6164  * state should be fairly cheap.
6165  */
6166 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6167 {
6168         int core = cpu_of(rq);
6169         int cpu;
6170
6171         rcu_read_lock();
6172         if (test_idle_cores(core, true))
6173                 goto unlock;
6174
6175         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6176                 if (cpu == core)
6177                         continue;
6178
6179                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6180                         goto unlock;
6181         }
6182
6183         set_idle_cores(core, 1);
6184 unlock:
6185         rcu_read_unlock();
6186 }
6187
6188 /*
6189  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6190  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6191  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6192  */
6193 static int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6194 {
6195         bool idle = true;
6196         int cpu;
6197
6198         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6199                 return __select_idle_cpu(core, p);
6200
6201         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6202                 if (!available_idle_cpu(cpu)) {
6203                         idle = false;
6204                         if (*idle_cpu == -1) {
6205                                 if (sched_idle_cpu(cpu) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
6206                                         *idle_cpu = cpu;
6207                                         break;
6208                                 }
6209                                 continue;
6210                         }
6211                         break;
6212                 }
6213                 if (*idle_cpu == -1 && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6214                         *idle_cpu = cpu;
6215         }
6216
6217         if (idle)
6218                 return core;
6219
6220         cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
6221         return -1;
6222 }
6223
6224 /*
6225  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6226  */
6227 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6228 {
6229         int cpu;
6230
6231         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6232                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr) ||
6233                     !cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
6234                         continue;
6235                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6236                         return cpu;
6237         }
6238
6239         return -1;
6240 }
6241
6242 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6243
6244 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6245 {
6246 }
6247
6248 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6249 {
6250         return def;
6251 }
6252
6253 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6254 {
6255         return __select_idle_cpu(core, p);
6256 }
6257
6258 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6259 {
6260         return -1;
6261 }
6262
6263 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6264
6265 /*
6266  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6267  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6268  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6269  */
6270 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, bool has_idle_core, int target)
6271 {
6272         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6273         int i, cpu, idle_cpu = -1, nr = INT_MAX;
6274         struct rq *this_rq = this_rq();
6275         int this = smp_processor_id();
6276         struct sched_domain *this_sd;
6277         u64 time = 0;
6278
6279         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6280         if (!this_sd)
6281                 return -1;
6282
6283         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6284
6285         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6286                 u64 avg_cost, avg_idle, span_avg;
6287                 unsigned long now = jiffies;
6288
6289                 /*
6290                  * If we're busy, the assumption that the last idle period
6291                  * predicts the future is flawed; age away the remaining
6292                  * predicted idle time.
6293                  */
6294                 if (unlikely(this_rq->wake_stamp < now)) {
6295                         while (this_rq->wake_stamp < now && this_rq->wake_avg_idle) {
6296                                 this_rq->wake_stamp++;
6297                                 this_rq->wake_avg_idle >>= 1;
6298                         }
6299                 }
6300
6301                 avg_idle = this_rq->wake_avg_idle;
6302                 avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6303
6304                 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6305                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6306                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6307                 else
6308                         nr = 4;
6309
6310                 time = cpu_clock(this);
6311         }
6312
6313         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target + 1) {
6314                 if (has_idle_core) {
6315                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
6316                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6317                                 return i;
6318
6319                 } else {
6320                         if (!--nr)
6321                                 return -1;
6322                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
6323                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
6324                                 break;
6325                 }
6326         }
6327
6328         if (has_idle_core)
6329                 set_idle_cores(target, false);
6330
6331         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6332                 time = cpu_clock(this) - time;
6333
6334                 /*
6335                  * Account for the scan cost of wakeups against the average
6336                  * idle time.
6337                  */
6338                 this_rq->wake_avg_idle -= min(this_rq->wake_avg_idle, time);
6339
6340                 update_avg(&this_sd->avg_scan_cost, time);
6341         }
6342
6343         return idle_cpu;
6344 }
6345
6346 /*
6347  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
6348  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
6349  * maximize capacity.
6350  */
6351 static int
6352 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6353 {
6354         unsigned long task_util, best_cap = 0;
6355         int cpu, best_cpu = -1;
6356         struct cpumask *cpus;
6357
6358         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6359         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6360
6361         task_util = uclamp_task_util(p);
6362
6363         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6364                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
6365
6366                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
6367                         continue;
6368                 if (fits_capacity(task_util, cpu_cap))
6369                         return cpu;
6370
6371                 if (cpu_cap > best_cap) {
6372                         best_cap = cpu_cap;
6373                         best_cpu = cpu;
6374                 }
6375         }
6376
6377         return best_cpu;
6378 }
6379
6380 static inline bool asym_fits_capacity(unsigned long task_util, int cpu)
6381 {
6382         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
6383                 return fits_capacity(task_util, capacity_of(cpu));
6384
6385         return true;
6386 }
6387
6388 /*
6389  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6390  */
6391 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6392 {
6393         bool has_idle_core = false;
6394         struct sched_domain *sd;
6395         unsigned long task_util;
6396         int i, recent_used_cpu;
6397
6398         /*
6399          * On asymmetric system, update task utilization because we will check
6400          * that the task fits with cpu's capacity.
6401          */
6402         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6403                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6404                 task_util = uclamp_task_util(p);
6405         }
6406
6407         /*
6408          * per-cpu select_idle_mask usage
6409          */
6410         lockdep_assert_irqs_disabled();
6411
6412         if ((available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target)) &&
6413             asym_fits_capacity(task_util, target))
6414                 return target;
6415
6416         /*
6417          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6418          */
6419         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
6420             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)) &&
6421             asym_fits_capacity(task_util, prev))
6422                 return prev;
6423
6424         /*
6425          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
6426          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
6427          * The assumption is that the wakee queued work for the
6428          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
6429          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
6430          * pattern is IO completions.
6431          */
6432         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
6433             in_task() &&
6434             prev == smp_processor_id() &&
6435             this_rq()->nr_running <= 1 &&
6436             asym_fits_capacity(task_util, prev)) {
6437                 return prev;
6438         }
6439
6440         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6441         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6442         p->recent_used_cpu = prev;
6443         if (recent_used_cpu != prev &&
6444             recent_used_cpu != target &&
6445             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6446             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
6447             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr) &&
6448             asym_fits_capacity(task_util, recent_used_cpu)) {
6449                 return recent_used_cpu;
6450         }
6451
6452         /*
6453          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
6454          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
6455          */
6456         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6457                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
6458                 /*
6459                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
6460                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
6461                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
6462                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
6463                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
6464                  * capacity path.
6465                  */
6466                 if (sd) {
6467                         i = select_idle_capacity(p, sd, target);
6468                         return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
6469                 }
6470         }
6471
6472         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6473         if (!sd)
6474                 return target;
6475
6476         if (sched_smt_active()) {
6477                 has_idle_core = test_idle_cores(target, false);
6478
6479                 if (!has_idle_core && cpus_share_cache(prev, target)) {
6480                         i = select_idle_smt(p, sd, prev);
6481                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6482                                 return i;
6483                 }
6484         }
6485
6486         i = select_idle_cpu(p, sd, has_idle_core, target);
6487         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6488                 return i;
6489
6490         return target;
6491 }
6492
6493 /*
6494  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6495  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6496  * @p: the task which utilization should be discounted
6497  *
6498  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6499  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6500  * execution on that CPU.
6501  *
6502  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6503  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6504  * contributing to the CPU utilization.
6505  */
6506 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6507 {
6508         struct cfs_rq *cfs_rq;
6509         unsigned int util;
6510
6511         /* Task has no contribution or is new */
6512         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6513                 return cpu_util_cfs(cpu);
6514
6515         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6516         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6517
6518         /* Discount task's util from CPU's util */
6519         lsub_positive(&util, task_util(p));
6520
6521         /*
6522          * Covered cases:
6523          *
6524          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6525          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6526          *    and thus we return:
6527          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6528          *
6529          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6530          *    IDLE, then:
6531          *      cpu_util >= task_util
6532          *      cpu_util > util_est (== 0)
6533          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6534          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6535          *
6536          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6537          *      util_est > cpu_util
6538          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6539          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6540          *    considering the expected utilization of tasks already
6541          *    runnable on that CPU.
6542          *
6543          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6544          * covered by the following code when estimated utilization is
6545          * enabled.
6546          */
6547         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6548                 unsigned int estimated =
6549                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6550
6551                 /*
6552                  * Despite the following checks we still have a small window
6553                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6554                  * races with LB's detach_task():
6555                  *
6556                  *   detach_task()
6557                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6558                  *     ---------------------------------- A
6559                  *     deactivate_task()                   \
6560                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6561                  *         util_est_dequeue()              /
6562                  *     ---------------------------------- B
6563                  *
6564                  * The additional check on "current == p" it's required to
6565                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6566                  * reducing the chances for the above race.
6567                  */
6568                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6569                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6570
6571                 util = max(util, estimated);
6572         }
6573
6574         /*
6575          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6576          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6577          * cpu_util.
6578          */
6579         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6580 }
6581
6582 /*
6583  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6584  * to @dst_cpu.
6585  */
6586 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6587 {
6588         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6589         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6590
6591         /*
6592          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6593          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6594          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6595          * util_avg should already be correct.
6596          */
6597         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6598                 lsub_positive(&util, task_util(p));
6599         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6600                 util += task_util(p);
6601
6602         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6603                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6604
6605                 /*
6606                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6607                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6608                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6609                  * cpu_util after the task has been enqueued.
6610                  */
6611                 if (dst_cpu == cpu)
6612                         util_est += _task_util_est(p);
6613
6614                 util = max(util, util_est);
6615         }
6616
6617         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6618 }
6619
6620 /*
6621  * compute_energy(): Estimates the energy that @pd would consume if @p was
6622  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6623  * landscape of @pd's CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6624  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6625  * task.
6626  */
6627 static long
6628 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6629 {
6630         struct cpumask *pd_mask = perf_domain_span(pd);
6631         unsigned long cpu_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpumask_first(pd_mask));
6632         unsigned long max_util = 0, sum_util = 0;
6633         unsigned long _cpu_cap = cpu_cap;
6634         int cpu;
6635
6636         _cpu_cap -= arch_scale_thermal_pressure(cpumask_first(pd_mask));
6637
6638         /*
6639          * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by CPUs
6640          * of another rd if they belong to the same pd. So, account for the
6641          * utilization of these CPUs too by masking pd with cpu_online_mask
6642          * instead of the rd span.
6643          *
6644          * If an entire pd is outside of the current rd, it will not appear in
6645          * its pd list and will not be accounted by compute_energy().
6646          */
6647         for_each_cpu_and(cpu, pd_mask, cpu_online_mask) {
6648                 unsigned long util_freq = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6649                 unsigned long cpu_util, util_running = util_freq;
6650                 struct task_struct *tsk = NULL;
6651
6652                 /*
6653                  * When @p is placed on @cpu:
6654                  *
6655                  * util_running = max(cpu_util, cpu_util_est) +
6656                  *                max(task_util, _task_util_est)
6657                  *
6658                  * while cpu_util_next is: max(cpu_util + task_util,
6659                  *                             cpu_util_est + _task_util_est)
6660                  */
6661                 if (cpu == dst_cpu) {
6662                         tsk = p;
6663                         util_running =
6664                                 cpu_util_next(cpu, p, -1) + task_util_est(p);
6665                 }
6666
6667                 /*
6668                  * Busy time computation: utilization clamping is not
6669                  * required since the ratio (sum_util / cpu_capacity)
6670                  * is already enough to scale the EM reported power
6671                  * consumption at the (eventually clamped) cpu_capacity.
6672                  */
6673                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util_running, cpu_cap,
6674                                               ENERGY_UTIL, NULL);
6675
6676                 sum_util += min(cpu_util, _cpu_cap);
6677
6678                 /*
6679                  * Performance domain frequency: utilization clamping
6680                  * must be considered since it affects the selection
6681                  * of the performance domain frequency.
6682                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
6683                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
6684                  */
6685                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util_freq, cpu_cap,
6686                                               FREQUENCY_UTIL, tsk);
6687                 max_util = max(max_util, min(cpu_util, _cpu_cap));
6688         }
6689
6690         return em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util, _cpu_cap);
6691 }
6692
6693 /*
6694  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6695  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6696  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6697  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6698  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6699  *
6700  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6701  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6702  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6703  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6704  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6705  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6706  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6707  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6708  * the best candidates of the performance domain.
6709  *
6710  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6711  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6712  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6713  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6714  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6715  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6716  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6717  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6718  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6719  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6720  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6721  *
6722  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6723  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6724  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6725  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6726  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6727  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6728  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6729  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6730  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6731  */
6732 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6733 {
6734         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
6735         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6736         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu, target = -1;
6737         unsigned long cpu_cap, util, base_energy = 0;
6738         struct sched_domain *sd;
6739         struct perf_domain *pd;
6740
6741         rcu_read_lock();
6742         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6743         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6744                 goto unlock;
6745
6746         /*
6747          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6748          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6749          */
6750         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6751         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6752                 sd = sd->parent;
6753         if (!sd)
6754                 goto unlock;
6755
6756         target = prev_cpu;
6757
6758         sync_entity_load_avg(&p->se);
6759         if (!task_util_est(p))
6760                 goto unlock;
6761
6762         for (; pd; pd = pd->next) {
6763                 unsigned long cur_delta, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6764                 bool compute_prev_delta = false;
6765                 unsigned long base_energy_pd;
6766                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6767
6768                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6769                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6770                                 continue;
6771
6772                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6773                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6774                         spare_cap = cpu_cap;
6775                         lsub_positive(&spare_cap, util);
6776
6777                         /*
6778                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
6779                          * IOW, placing the task there would make the CPU
6780                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
6781                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
6782                          * aligned with sched_cpu_util().
6783                          */
6784                         util = uclamp_rq_util_with(cpu_rq(cpu), util, p);
6785                         if (!fits_capacity(util, cpu_cap))
6786                                 continue;
6787
6788                         if (cpu == prev_cpu) {
6789                                 /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6790                                 compute_prev_delta = true;
6791                         } else if (spare_cap > max_spare_cap) {
6792                                 /*
6793                                  * Find the CPU with the maximum spare capacity
6794                                  * in the performance domain.
6795                                  */
6796                                 max_spare_cap = spare_cap;
6797                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6798                         }
6799                 }
6800
6801                 if (max_spare_cap_cpu < 0 && !compute_prev_delta)
6802                         continue;
6803
6804                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
6805                 base_energy_pd = compute_energy(p, -1, pd);
6806                 base_energy += base_energy_pd;
6807
6808                 /* Evaluate the energy impact of using prev_cpu. */
6809                 if (compute_prev_delta) {
6810                         prev_delta = compute_energy(p, prev_cpu, pd);
6811                         if (prev_delta < base_energy_pd)
6812                                 goto unlock;
6813                         prev_delta -= base_energy_pd;
6814                         best_delta = min(best_delta, prev_delta);
6815                 }
6816
6817                 /* Evaluate the energy impact of using max_spare_cap_cpu. */
6818                 if (max_spare_cap_cpu >= 0) {
6819                         cur_delta = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, pd);
6820                         if (cur_delta < base_energy_pd)
6821                                 goto unlock;
6822                         cur_delta -= base_energy_pd;
6823                         if (cur_delta < best_delta) {
6824                                 best_delta = cur_delta;
6825                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6826                         }
6827                 }
6828         }
6829         rcu_read_unlock();
6830
6831         /*
6832          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6833          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6834          */
6835         if ((prev_delta == ULONG_MAX) ||
6836             (prev_delta - best_delta) > ((prev_delta + base_energy) >> 4))
6837                 target = best_energy_cpu;
6838
6839         return target;
6840
6841 unlock:
6842         rcu_read_unlock();
6843
6844         return target;
6845 }
6846
6847 /*
6848  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6849  * that have the relevant SD flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6850  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6851  *
6852  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6853  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6854  *
6855  * Returns the target CPU number.
6856  */
6857 static int
6858 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int wake_flags)
6859 {
6860         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6861         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6862         int cpu = smp_processor_id();
6863         int new_cpu = prev_cpu;
6864         int want_affine = 0;
6865         /* SD_flags and WF_flags share the first nibble */
6866         int sd_flag = wake_flags & 0xF;
6867
6868         /*
6869          * required for stable ->cpus_allowed
6870          */
6871         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
6872         if (wake_flags & WF_TTWU) {
6873                 record_wakee(p);
6874
6875                 if (sched_energy_enabled()) {
6876                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6877                         if (new_cpu >= 0)
6878                                 return new_cpu;
6879                         new_cpu = prev_cpu;
6880                 }
6881
6882                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
6883         }
6884
6885         rcu_read_lock();
6886         for_each_domain(cpu, tmp) {
6887                 /*
6888                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6889                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6890                  */
6891                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6892                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6893                         if (cpu != prev_cpu)
6894                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6895
6896                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6897                         break;
6898                 }
6899
6900                 /*
6901                  * Usually only true for WF_EXEC and WF_FORK, as sched_domains
6902                  * usually do not have SD_BALANCE_WAKE set. That means wakeup
6903                  * will usually go to the fast path.
6904                  */
6905                 if (tmp->flags & sd_flag)
6906                         sd = tmp;
6907                 else if (!want_affine)
6908                         break;
6909         }
6910
6911         if (unlikely(sd)) {
6912                 /* Slow path */
6913                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6914         } else if (wake_flags & WF_TTWU) { /* XXX always ? */
6915                 /* Fast path */
6916                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6917         }
6918         rcu_read_unlock();
6919
6920         return new_cpu;
6921 }
6922
6923 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6924
6925 /*
6926  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6927  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6928  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6929  */
6930 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6931 {
6932         /*
6933          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6934          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6935          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6936          * the task on the new runqueue.
6937          */
6938         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING) {
6939                 struct sched_entity *se = &p->se;
6940                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6941                 u64 min_vruntime;
6942
6943 #ifndef CONFIG_64BIT
6944                 u64 min_vruntime_copy;
6945
6946                 do {
6947                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6948                         smp_rmb();
6949                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6950                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6951 #else
6952                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6953 #endif
6954
6955                 se->vruntime -= min_vruntime;
6956         }
6957
6958         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6959                 /*
6960                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6961                  * rq->lock and can modify state directly.
6962                  */
6963                 lockdep_assert_rq_held(task_rq(p));
6964                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6965
6966         } else {
6967                 /*
6968                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6969                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6970                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6971                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6972                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6973                  * sounds not bad.
6974                  */
6975                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6976         }
6977
6978         /* Tell new CPU we are migrated */
6979         p->se.avg.last_update_time = 0;
6980
6981         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6982         p->se.exec_start = 0;
6983
6984         update_scan_period(p, new_cpu);
6985 }
6986
6987 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6988 {
6989         remove_entity_load_avg(&p->se);
6990 }
6991
6992 static int
6993 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6994 {
6995         if (rq->nr_running)
6996                 return 1;
6997
6998         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
6999 }
7000 #endif /* CONFIG_SMP */
7001
7002 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
7003 {
7004         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
7005
7006         /*
7007          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
7008          * to virtual-time in his units.
7009          *
7010          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
7011          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
7012          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
7013          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
7014          * be smaller, again penalizing the lighter task.
7015          *
7016          * This is especially important for buddies when the leftmost
7017          * task is higher priority than the buddy.
7018          */
7019         return calc_delta_fair(gran, se);
7020 }
7021
7022 /*
7023  * Should 'se' preempt 'curr'.
7024  *
7025  *             |s1
7026  *        |s2
7027  *   |s3
7028  *         g
7029  *      |<--->|c
7030  *
7031  *  w(c, s1) = -1
7032  *  w(c, s2) =  0
7033  *  w(c, s3) =  1
7034  *
7035  */
7036 static int
7037 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
7038 {
7039         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
7040
7041         if (vdiff <= 0)
7042                 return -1;
7043
7044         gran = wakeup_gran(se);
7045         if (vdiff > gran)
7046                 return 1;
7047
7048         return 0;
7049 }
7050
7051 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
7052 {
7053         for_each_sched_entity(se) {
7054                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7055                         return;
7056                 if (se_is_idle(se))
7057                         return;
7058                 cfs_rq_of(se)->last = se;
7059         }
7060 }
7061
7062 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
7063 {
7064         for_each_sched_entity(se) {
7065                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7066                         return;
7067                 if (se_is_idle(se))
7068                         return;
7069                 cfs_rq_of(se)->next = se;
7070         }
7071 }
7072
7073 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
7074 {
7075         for_each_sched_entity(se)
7076                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
7077 }
7078
7079 /*
7080  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
7081  */
7082 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
7083 {
7084         struct task_struct *curr = rq->curr;
7085         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
7086         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7087         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
7088         int next_buddy_marked = 0;
7089         int cse_is_idle, pse_is_idle;
7090
7091         if (unlikely(se == pse))
7092                 return;
7093
7094         /*
7095          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
7096          * unconditionally check_preempt_curr() after an enqueue (which may have
7097          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
7098          * next-buddy nomination below.
7099          */
7100         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
7101                 return;
7102
7103         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
7104                 set_next_buddy(pse);
7105                 next_buddy_marked = 1;
7106         }
7107
7108         /*
7109          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
7110          * wake up path.
7111          *
7112          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
7113          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
7114          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
7115          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
7116          * below.
7117          */
7118         if (test_tsk_need_resched(curr))
7119                 return;
7120
7121         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
7122         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
7123             likely(!task_has_idle_policy(p)))
7124                 goto preempt;
7125
7126         /*
7127          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
7128          * is driven by the tick):
7129          */
7130         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
7131                 return;
7132
7133         find_matching_se(&se, &pse);
7134         BUG_ON(!pse);
7135
7136         cse_is_idle = se_is_idle(se);
7137         pse_is_idle = se_is_idle(pse);
7138
7139         /*
7140          * Preempt an idle group in favor of a non-idle group (and don't preempt
7141          * in the inverse case).
7142          */
7143         if (cse_is_idle && !pse_is_idle)
7144                 goto preempt;
7145         if (cse_is_idle != pse_is_idle)
7146                 return;
7147
7148         update_curr(cfs_rq_of(se));
7149         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
7150                 /*
7151                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
7152                  * triggering this preemption.
7153                  */
7154                 if (!next_buddy_marked)
7155                         set_next_buddy(pse);
7156                 goto preempt;
7157         }
7158
7159         return;
7160
7161 preempt:
7162         resched_curr(rq);
7163         /*
7164          * Only set the backward buddy when the current task is still
7165          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
7166          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
7167          * point, either of which can * drop the rq lock.
7168          *
7169          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
7170          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
7171          */
7172         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
7173                 return;
7174
7175         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
7176                 set_last_buddy(se);
7177 }
7178
7179 #ifdef CONFIG_SMP
7180 static struct task_struct *pick_task_fair(struct rq *rq)
7181 {
7182         struct sched_entity *se;
7183         struct cfs_rq *cfs_rq;
7184
7185 again:
7186         cfs_rq = &rq->cfs;
7187         if (!cfs_rq->nr_running)
7188                 return NULL;
7189
7190         do {
7191                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7192
7193                 /* When we pick for a remote RQ, we'll not have done put_prev_entity() */
7194                 if (curr) {
7195                         if (curr->on_rq)
7196                                 update_curr(cfs_rq);
7197                         else
7198                                 curr = NULL;
7199
7200                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
7201                                 goto again;
7202                 }
7203
7204                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7205                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7206         } while (cfs_rq);
7207
7208         return task_of(se);
7209 }
7210 #endif
7211
7212 struct task_struct *
7213 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7214 {
7215         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7216         struct sched_entity *se;
7217         struct task_struct *p;
7218         int new_tasks;
7219
7220 again:
7221         if (!sched_fair_runnable(rq))
7222                 goto idle;
7223
7224 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7225         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
7226                 goto simple;
7227
7228         /*
7229          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
7230          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
7231          *
7232          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
7233          * hierarchy, only change the part that actually changes.
7234          */
7235
7236         do {
7237                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7238
7239                 /*
7240                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
7241                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
7242                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
7243                  * forget we've ever seen it.
7244                  */
7245                 if (curr) {
7246                         if (curr->on_rq)
7247                                 update_curr(cfs_rq);
7248                         else
7249                                 curr = NULL;
7250
7251                         /*
7252                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
7253                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
7254                          * Therefore the nr_running test will indeed
7255                          * be correct.
7256                          */
7257                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
7258                                 cfs_rq = &rq->cfs;
7259
7260                                 if (!cfs_rq->nr_running)
7261                                         goto idle;
7262
7263                                 goto simple;
7264                         }
7265                 }
7266
7267                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7268                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7269         } while (cfs_rq);
7270
7271         p = task_of(se);
7272
7273         /*
7274          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7275          * is a different task than we started out with, try and touch the
7276          * least amount of cfs_rqs.
7277          */
7278         if (prev != p) {
7279                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7280
7281                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7282                         int se_depth = se->depth;
7283                         int pse_depth = pse->depth;
7284
7285                         if (se_depth <= pse_depth) {
7286                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7287                                 pse = parent_entity(pse);
7288                         }
7289                         if (se_depth >= pse_depth) {
7290                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7291                                 se = parent_entity(se);
7292                         }
7293                 }
7294
7295                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7296                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7297         }
7298
7299         goto done;
7300 simple:
7301 #endif
7302         if (prev)
7303                 put_prev_task(rq, prev);
7304
7305         do {
7306                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7307                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7308                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7309         } while (cfs_rq);
7310
7311         p = task_of(se);
7312
7313 done: __maybe_unused;
7314 #ifdef CONFIG_SMP
7315         /*
7316          * Move the next running task to the front of
7317          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7318          * one.
7319          */
7320         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7321 #endif
7322
7323         if (hrtick_enabled_fair(rq))
7324                 hrtick_start_fair(rq, p);
7325
7326         update_misfit_status(p, rq);
7327
7328         return p;
7329
7330 idle:
7331         if (!rf)
7332                 return NULL;
7333
7334         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
7335
7336         /*
7337          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7338          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7339          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7340          */
7341         if (new_tasks < 0)
7342                 return RETRY_TASK;
7343
7344         if (new_tasks > 0)
7345                 goto again;
7346
7347         /*
7348          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7349          * lost_idle_time of clock_pelt
7350          */
7351         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7352
7353         return NULL;
7354 }
7355
7356 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
7357 {
7358         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
7359 }
7360
7361 /*
7362  * Account for a descheduled task:
7363  */
7364 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7365 {
7366         struct sched_entity *se = &prev->se;
7367         struct cfs_rq *cfs_rq;
7368
7369         for_each_sched_entity(se) {
7370                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7371                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7372         }
7373 }
7374
7375 /*
7376  * sched_yield() is very simple
7377  *
7378  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7379  */
7380 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7381 {
7382         struct task_struct *curr = rq->curr;
7383         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7384         struct sched_entity *se = &curr->se;
7385
7386         /*
7387          * Are we the only task in the tree?
7388          */
7389         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7390                 return;
7391
7392         clear_buddies(cfs_rq, se);
7393
7394         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7395                 update_rq_clock(rq);
7396                 /*
7397                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7398                  */
7399                 update_curr(cfs_rq);
7400                 /*
7401                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7402                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7403                  * and double the fastpath cost.
7404                  */
7405                 rq_clock_skip_update(rq);
7406         }
7407
7408         set_skip_buddy(se);
7409 }
7410
7411 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7412 {
7413         struct sched_entity *se = &p->se;
7414
7415         /* throttled hierarchies are not runnable */
7416         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7417                 return false;
7418
7419         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7420         set_next_buddy(se);
7421
7422         yield_task_fair(rq);
7423
7424         return true;
7425 }
7426
7427 #ifdef CONFIG_SMP
7428 /**************************************************
7429  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7430  *
7431  * BASICS
7432  *
7433  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7434  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7435  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7436  *
7437  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7438  *
7439  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7440  * W_i,0 is defined as:
7441  *
7442  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7443  *
7444  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7445  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7446  *
7447  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7448  * weight:
7449  *
7450  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7451  *
7452  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7453  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7454  * can also include other factors [XXX].
7455  *
7456  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7457  * directly from (1):
7458  *
7459  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7460  *
7461  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7462  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7463  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7464  *
7465  * [XXX expand on:
7466  *     - infeasible weights;
7467  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7468  *
7469  *
7470  * SCHED DOMAINS
7471  *
7472  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7473  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7474  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7475  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7476  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7477  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7478  * the groups.
7479  *
7480  * This yields:
7481  *
7482  *     log_2 n     1     n
7483  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7484  *     i = 0      2^i   2^i
7485  *                               `- size of each group
7486  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7487  *         |         `- freq
7488  *         `- sum over all levels
7489  *
7490  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7491  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7492  *
7493  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7494  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7495  *
7496  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7497  *
7498  *             log_2 n
7499  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7500  *             k = 0
7501  *
7502  * And you'll find that:
7503  *
7504  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7505  *
7506  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7507  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7508  * of:
7509  *
7510  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7511  *
7512  *
7513  * WORK CONSERVING
7514  *
7515  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7516  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7517  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7518  *
7519  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7520  * time.
7521  *
7522  * [XXX more?]
7523  *
7524  *
7525  * CGROUPS
7526  *
7527  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7528  *
7529  *                                s_k,i
7530  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7531  *                                 S_k
7532  *
7533  * Where
7534  *
7535  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7536  *
7537  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7538  *
7539  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7540  * property.
7541  *
7542  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7543  *      rewrite all of this once again.]
7544  */
7545
7546 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7547
7548 enum fbq_type { regular, remote, all };
7549
7550 /*
7551  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
7552  *
7553  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
7554  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
7555  * group. See update_sd_pick_busiest().
7556  */
7557 enum group_type {
7558         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
7559         group_has_spare = 0,
7560         /*
7561          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
7562          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
7563          */
7564         group_fully_busy,
7565         /*
7566          * SD_ASYM_CPUCAPACITY only: One task doesn't fit with CPU's capacity
7567          * and must be migrated to a more powerful CPU.
7568          */
7569         group_misfit_task,
7570         /*
7571          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
7572          * and the task should be migrated to it instead of running on the
7573          * current CPU.
7574          */
7575         group_asym_packing,
7576         /*
7577          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
7578          * from balancing the load across the system.
7579          */
7580         group_imbalanced,
7581         /*
7582          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
7583          * tasks.
7584          */
7585         group_overloaded
7586 };
7587
7588 enum migration_type {
7589         migrate_load = 0,
7590         migrate_util,
7591         migrate_task,
7592         migrate_misfit
7593 };
7594
7595 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7596 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7597 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7598 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7599 #define LBF_ACTIVE_LB   0x10
7600
7601 struct lb_env {
7602         struct sched_domain     *sd;
7603
7604         struct rq               *src_rq;
7605         int                     src_cpu;
7606
7607         int                     dst_cpu;
7608         struct rq               *dst_rq;
7609
7610         struct cpumask          *dst_grpmask;
7611         int                     new_dst_cpu;
7612         enum cpu_idle_type      idle;
7613         long                    imbalance;
7614         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7615         struct cpumask          *cpus;
7616
7617         unsigned int            flags;
7618
7619         unsigned int            loop;
7620         unsigned int            loop_break;
7621         unsigned int            loop_max;
7622
7623         enum fbq_type           fbq_type;
7624         enum migration_type     migration_type;
7625         struct list_head        tasks;
7626 };
7627
7628 /*
7629  * Is this task likely cache-hot:
7630  */
7631 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7632 {
7633         s64 delta;
7634
7635         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7636
7637         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7638                 return 0;
7639
7640         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7641                 return 0;
7642
7643         /* SMT siblings share cache */
7644         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
7645                 return 0;
7646
7647         /*
7648          * Buddy candidates are cache hot:
7649          */
7650         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7651                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7652                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7653                 return 1;
7654
7655         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7656                 return 1;
7657
7658         /*
7659          * Don't migrate task if the task's cookie does not match
7660          * with the destination CPU's core cookie.
7661          */
7662         if (!sched_core_cookie_match(cpu_rq(env->dst_cpu), p))
7663                 return 1;
7664
7665         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7666                 return 0;
7667
7668         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7669
7670         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7671 }
7672
7673 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7674 /*
7675  * Returns 1, if task migration degrades locality
7676  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7677  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7678  */
7679 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7680 {
7681         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7682         unsigned long src_weight, dst_weight;
7683         int src_nid, dst_nid, dist;
7684
7685         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7686                 return -1;
7687
7688         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7689                 return -1;
7690
7691         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7692         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7693
7694         if (src_nid == dst_nid)
7695                 return -1;
7696
7697         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7698         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7699                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7700                         return 1;
7701                 else
7702                         return -1;
7703         }
7704
7705         /* Encourage migration to the preferred node. */
7706         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7707                 return 0;
7708
7709         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7710         if (env->idle == CPU_IDLE)
7711                 return -1;
7712
7713         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7714         if (numa_group) {
7715                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7716                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7717         } else {
7718                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7719                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7720         }
7721
7722         return dst_weight < src_weight;
7723 }
7724
7725 #else
7726 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7727                                              struct lb_env *env)
7728 {
7729         return -1;
7730 }
7731 #endif
7732
7733 /*
7734  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7735  */
7736 static
7737 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7738 {
7739         int tsk_cache_hot;
7740
7741         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7742
7743         /*
7744          * We do not migrate tasks that are:
7745          * 1) throttled_lb_pair, or
7746          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
7747          * 3) running (obviously), or
7748          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7749          */
7750         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7751                 return 0;
7752
7753         /* Disregard pcpu kthreads; they are where they need to be. */
7754         if (kthread_is_per_cpu(p))
7755                 return 0;
7756
7757         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
7758                 int cpu;
7759
7760                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_affine);
7761
7762                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7763
7764                 /*
7765                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7766                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7767                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7768                  *
7769                  * Avoid computing new_dst_cpu
7770                  * - for NEWLY_IDLE
7771                  * - if we have already computed one in current iteration
7772                  * - if it's an active balance
7773                  */
7774                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
7775                     env->flags & (LBF_DST_PINNED | LBF_ACTIVE_LB))
7776                         return 0;
7777
7778                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7779                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7780                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7781                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7782                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7783                                 break;
7784                         }
7785                 }
7786
7787                 return 0;
7788         }
7789
7790         /* Record that we found at least one task that could run on dst_cpu */
7791         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7792
7793         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7794                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_running);
7795                 return 0;
7796         }
7797
7798         /*
7799          * Aggressive migration if:
7800          * 1) active balance
7801          * 2) destination numa is preferred
7802          * 3) task is cache cold, or
7803          * 4) too many balance attempts have failed.
7804          */
7805         if (env->flags & LBF_ACTIVE_LB)
7806                 return 1;
7807
7808         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7809         if (tsk_cache_hot == -1)
7810                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7811
7812         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7813             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7814                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7815                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7816                         schedstat_inc(p->stats.nr_forced_migrations);
7817                 }
7818                 return 1;
7819         }
7820
7821         schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_hot);
7822         return 0;
7823 }
7824
7825 /*
7826  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7827  */
7828 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7829 {
7830         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7831
7832         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7833         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7834 }
7835
7836 /*
7837  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7838  * part of active balancing operations within "domain".
7839  *
7840  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7841  */
7842 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7843 {
7844         struct task_struct *p;
7845
7846         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7847
7848         list_for_each_entry_reverse(p,
7849                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7850                 if (!can_migrate_task(p, env))
7851                         continue;
7852
7853                 detach_task(p, env);
7854
7855                 /*
7856                  * Right now, this is only the second place where
7857                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7858                  * so we can safely collect stats here rather than
7859                  * inside detach_tasks().
7860                  */
7861                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7862                 return p;
7863         }
7864         return NULL;
7865 }
7866
7867 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7868
7869 /*
7870  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
7871  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7872  *
7873  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7874  */
7875 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7876 {
7877         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7878         unsigned long util, load;
7879         struct task_struct *p;
7880         int detached = 0;
7881
7882         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7883
7884         /*
7885          * Source run queue has been emptied by another CPU, clear
7886          * LBF_ALL_PINNED flag as we will not test any task.
7887          */
7888         if (env->src_rq->nr_running <= 1) {
7889                 env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7890                 return 0;
7891         }
7892
7893         if (env->imbalance <= 0)
7894                 return 0;
7895
7896         while (!list_empty(tasks)) {
7897                 /*
7898                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7899                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7900                  */
7901                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7902                         break;
7903
7904                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7905
7906                 env->loop++;
7907                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7908                 if (env->loop > env->loop_max)
7909                         break;
7910
7911                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7912                 if (env->loop > env->loop_break) {
7913                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7914                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7915                         break;
7916                 }
7917
7918                 if (!can_migrate_task(p, env))
7919                         goto next;
7920
7921                 switch (env->migration_type) {
7922                 case migrate_load:
7923                         /*
7924                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
7925                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
7926                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
7927                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
7928                          * detaching up to loop_max tasks.
7929                          */
7930                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
7931
7932                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
7933                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7934                                 goto next;
7935
7936                         /*
7937                          * Make sure that we don't migrate too much load.
7938                          * Nevertheless, let relax the constraint if
7939                          * scheduler fails to find a good waiting task to
7940                          * migrate.
7941                          */
7942                         if (shr_bound(load, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
7943                                 goto next;
7944
7945                         env->imbalance -= load;
7946                         break;
7947
7948                 case migrate_util:
7949                         util = task_util_est(p);
7950
7951                         if (util > env->imbalance)
7952                                 goto next;
7953
7954                         env->imbalance -= util;
7955                         break;
7956
7957                 case migrate_task:
7958                         env->imbalance--;
7959                         break;
7960
7961                 case migrate_misfit:
7962                         /* This is not a misfit task */
7963                         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(env->src_cpu)))
7964                                 goto next;
7965
7966                         env->imbalance = 0;
7967                         break;
7968                 }
7969
7970                 detach_task(p, env);
7971                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7972
7973                 detached++;
7974
7975 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
7976                 /*
7977                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7978                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7979                  * the critical section.
7980                  */
7981                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7982                         break;
7983 #endif
7984
7985                 /*
7986                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7987                  * load/util/tasks.
7988                  */
7989                 if (env->imbalance <= 0)
7990                         break;
7991
7992                 continue;
7993 next:
7994                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7995         }
7996
7997         /*
7998          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7999          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
8000          * than inside detach_one_task().
8001          */
8002         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
8003
8004         return detached;
8005 }
8006
8007 /*
8008  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
8009  */
8010 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8011 {
8012         lockdep_assert_rq_held(rq);
8013
8014         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
8015         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
8016         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8017 }
8018
8019 /*
8020  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
8021  * its new rq.
8022  */
8023 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8024 {
8025         struct rq_flags rf;
8026
8027         rq_lock(rq, &rf);
8028         update_rq_clock(rq);
8029         attach_task(rq, p);
8030         rq_unlock(rq, &rf);
8031 }
8032
8033 /*
8034  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
8035  * new rq.
8036  */
8037 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
8038 {
8039         struct list_head *tasks = &env->tasks;
8040         struct task_struct *p;
8041         struct rq_flags rf;
8042
8043         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
8044         update_rq_clock(env->dst_rq);
8045
8046         while (!list_empty(tasks)) {
8047                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
8048                 list_del_init(&p->se.group_node);
8049
8050                 attach_task(env->dst_rq, p);
8051         }
8052
8053         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
8054 }
8055
8056 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8057 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
8058 {
8059         if (cfs_rq->avg.load_avg)
8060                 return true;
8061
8062         if (cfs_rq->avg.util_avg)
8063                 return true;
8064
8065         return false;
8066 }
8067
8068 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
8069 {
8070         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
8071                 return true;
8072
8073         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
8074                 return true;
8075
8076         if (thermal_load_avg(rq))
8077                 return true;
8078
8079 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
8080         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
8081                 return true;
8082 #endif
8083
8084         return false;
8085 }
8086
8087 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq)
8088 {
8089         WRITE_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick, jiffies);
8090 }
8091
8092 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
8093 {
8094         if (!has_blocked)
8095                 rq->has_blocked_load = 0;
8096 }
8097 #else
8098 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
8099 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
8100 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq) {}
8101 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
8102 #endif
8103
8104 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
8105 {
8106         const struct sched_class *curr_class;
8107         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
8108         unsigned long thermal_pressure;
8109         bool decayed;
8110
8111         /*
8112          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
8113          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
8114          */
8115         curr_class = rq->curr->sched_class;
8116
8117         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
8118
8119         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
8120                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
8121                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
8122                   update_irq_load_avg(rq, 0);
8123
8124         if (others_have_blocked(rq))
8125                 *done = false;
8126
8127         return decayed;
8128 }
8129
8130 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8131
8132 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8133 {
8134         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
8135         bool decayed = false;
8136         int cpu = cpu_of(rq);
8137
8138         /*
8139          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
8140          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
8141          */
8142         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
8143                 struct sched_entity *se;
8144
8145                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
8146                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
8147
8148                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
8149                                 decayed = true;
8150                 }
8151
8152                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
8153                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
8154                 if (se && !skip_blocked_update(se))
8155                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
8156
8157                 /*
8158                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
8159                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
8160                  */
8161                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
8162                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
8163
8164                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
8165                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8166                         *done = false;
8167         }
8168
8169         return decayed;
8170 }
8171
8172 /*
8173  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
8174  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
8175  * group is a fraction of its parents load.
8176  */
8177 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
8178 {
8179         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
8180         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
8181         unsigned long now = jiffies;
8182         unsigned long load;
8183
8184         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8185                 return;
8186
8187         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
8188         for_each_sched_entity(se) {
8189                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8190                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
8191                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8192                         break;
8193         }
8194
8195         if (!se) {
8196                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
8197                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8198         }
8199
8200         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
8201                 load = cfs_rq->h_load;
8202                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
8203                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8204                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8205                 cfs_rq->h_load = load;
8206                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8207         }
8208 }
8209
8210 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8211 {
8212         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
8213
8214         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
8215         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
8216                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8217 }
8218 #else
8219 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8220 {
8221         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
8222         bool decayed;
8223
8224         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
8225         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8226                 *done = false;
8227
8228         return decayed;
8229 }
8230
8231 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8232 {
8233         return p->se.avg.load_avg;
8234 }
8235 #endif
8236
8237 static void update_blocked_averages(int cpu)
8238 {
8239         bool decayed = false, done = true;
8240         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8241         struct rq_flags rf;
8242
8243         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
8244         update_blocked_load_tick(rq);
8245         update_rq_clock(rq);
8246
8247         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
8248         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
8249
8250         update_blocked_load_status(rq, !done);
8251         if (decayed)
8252                 cpufreq_update_util(rq, 0);
8253         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
8254 }
8255
8256 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
8257
8258 /*
8259  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
8260  */
8261 struct sg_lb_stats {
8262         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
8263         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
8264         unsigned long group_capacity;
8265         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
8266         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
8267         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
8268         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
8269         unsigned int idle_cpus;
8270         unsigned int group_weight;
8271         enum group_type group_type;
8272         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
8273         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
8274 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8275         unsigned int nr_numa_running;
8276         unsigned int nr_preferred_running;
8277 #endif
8278 };
8279
8280 /*
8281  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
8282  *               during load balancing.
8283  */
8284 struct sd_lb_stats {
8285         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
8286         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
8287         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
8288         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
8289         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
8290         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
8291
8292         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
8293         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
8294 };
8295
8296 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
8297 {
8298         /*
8299          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
8300          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
8301          * We must however set busiest_stat::group_type and
8302          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
8303          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
8304          */
8305         *sds = (struct sd_lb_stats){
8306                 .busiest = NULL,
8307                 .local = NULL,
8308                 .total_load = 0UL,
8309                 .total_capacity = 0UL,
8310                 .busiest_stat = {
8311                         .idle_cpus = UINT_MAX,
8312                         .group_type = group_has_spare,
8313                 },
8314         };
8315 }
8316
8317 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
8318 {
8319         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8320         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8321         unsigned long used, free;
8322         unsigned long irq;
8323
8324         irq = cpu_util_irq(rq);
8325
8326         if (unlikely(irq >= max))
8327                 return 1;
8328
8329         /*
8330          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
8331          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
8332          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
8333          * average uses the actual delta max capacity(load).
8334          */
8335         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
8336         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
8337         used += thermal_load_avg(rq);
8338
8339         if (unlikely(used >= max))
8340                 return 1;
8341
8342         free = max - used;
8343
8344         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
8345 }
8346
8347 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8348 {
8349         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
8350         struct sched_group *sdg = sd->groups;
8351
8352         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8353
8354         if (!capacity)
8355                 capacity = 1;
8356
8357         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
8358         trace_sched_cpu_capacity_tp(cpu_rq(cpu));
8359
8360         sdg->sgc->capacity = capacity;
8361         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
8362         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
8363 }
8364
8365 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8366 {
8367         struct sched_domain *child = sd->child;
8368         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
8369         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
8370         unsigned long interval;
8371
8372         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8373         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8374         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8375
8376         if (!child) {
8377                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8378                 return;
8379         }
8380
8381         capacity = 0;
8382         min_capacity = ULONG_MAX;
8383         max_capacity = 0;
8384
8385         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8386                 /*
8387                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8388                  * span the current group.
8389                  */
8390
8391                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
8392                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
8393
8394                         capacity += cpu_cap;
8395                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
8396                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
8397                 }
8398         } else  {
8399                 /*
8400                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8401                  * span the current group.
8402                  */
8403
8404                 group = child->groups;
8405                 do {
8406                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8407
8408                         capacity += sgc->capacity;
8409                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8410                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8411                         group = group->next;
8412                 } while (group != child->groups);
8413         }
8414
8415         sdg->sgc->capacity = capacity;
8416         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8417         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8418 }
8419
8420 /*
8421  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8422  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8423  * Return true is the capacity is reduced
8424  */
8425 static inline int
8426 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8427 {
8428         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8429                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8430 }
8431
8432 /*
8433  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
8434  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
8435  * the task's current CPU is heavily pressured.
8436  */
8437 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8438 {
8439         return rq->misfit_task_load &&
8440                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
8441                  check_cpu_capacity(rq, sd));
8442 }
8443
8444 /*
8445  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8446  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
8447  *
8448  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8449  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8450  * Something like:
8451  *
8452  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8453  *              *     * * *
8454  *
8455  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8456  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8457  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8458  *
8459  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8460  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8461  * moving tasks due to affinity constraints.
8462  *
8463  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8464  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8465  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8466  * to create an effective group imbalance.
8467  *
8468  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8469  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8470  * subtle and fragile situation.
8471  */
8472
8473 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8474 {
8475         return group->sgc->imbalance;
8476 }
8477
8478 /*
8479  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8480  * be used by some tasks.
8481  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8482  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8483  * available capacity for CFS tasks.
8484  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8485  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8486  * capacity in meaningful for the load balancer.
8487  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8488  * any benefit for the load balance.
8489  */
8490 static inline bool
8491 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8492 {
8493         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8494                 return true;
8495
8496         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8497                         (sgs->group_runnable * 100))
8498                 return false;
8499
8500         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8501                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8502                 return true;
8503
8504         return false;
8505 }
8506
8507 /*
8508  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8509  *  handle.
8510  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8511  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8512  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8513  *  false.
8514  */
8515 static inline bool
8516 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8517 {
8518         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8519                 return false;
8520
8521         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8522                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8523                 return true;
8524
8525         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8526                         (sgs->group_runnable * 100))
8527                 return true;
8528
8529         return false;
8530 }
8531
8532 static inline enum
8533 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
8534                           struct sched_group *group,
8535                           struct sg_lb_stats *sgs)
8536 {
8537         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
8538                 return group_overloaded;
8539
8540         if (sg_imbalanced(group))
8541                 return group_imbalanced;
8542
8543         if (sgs->group_asym_packing)
8544                 return group_asym_packing;
8545
8546         if (sgs->group_misfit_task_load)
8547                 return group_misfit_task;
8548
8549         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
8550                 return group_fully_busy;
8551
8552         return group_has_spare;
8553 }
8554
8555 /**
8556  * asym_smt_can_pull_tasks - Check whether the load balancing CPU can pull tasks
8557  * @dst_cpu:    Destination CPU of the load balancing
8558  * @sds:        Load-balancing data with statistics of the local group
8559  * @sgs:        Load-balancing statistics of the candidate busiest group
8560  * @sg:         The candidate busiest group
8561  *
8562  * Check the state of the SMT siblings of both @sds::local and @sg and decide
8563  * if @dst_cpu can pull tasks.
8564  *
8565  * If @dst_cpu does not have SMT siblings, it can pull tasks if two or more of
8566  * the SMT siblings of @sg are busy. If only one CPU in @sg is busy, pull tasks
8567  * only if @dst_cpu has higher priority.
8568  *
8569  * If both @dst_cpu and @sg have SMT siblings, and @sg has exactly one more
8570  * busy CPU than @sds::local, let @dst_cpu pull tasks if it has higher priority.
8571  * Bigger imbalances in the number of busy CPUs will be dealt with in
8572  * update_sd_pick_busiest().
8573  *
8574  * If @sg does not have SMT siblings, only pull tasks if all of the SMT siblings
8575  * of @dst_cpu are idle and @sg has lower priority.
8576  *
8577  * Return: true if @dst_cpu can pull tasks, false otherwise.
8578  */
8579 static bool asym_smt_can_pull_tasks(int dst_cpu, struct sd_lb_stats *sds,
8580                                     struct sg_lb_stats *sgs,
8581                                     struct sched_group *sg)
8582 {
8583 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
8584         bool local_is_smt, sg_is_smt;
8585         int sg_busy_cpus;
8586
8587         local_is_smt = sds->local->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY;
8588         sg_is_smt = sg->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY;
8589
8590         sg_busy_cpus = sgs->group_weight - sgs->idle_cpus;
8591
8592         if (!local_is_smt) {
8593                 /*
8594                  * If we are here, @dst_cpu is idle and does not have SMT
8595                  * siblings. Pull tasks if candidate group has two or more
8596                  * busy CPUs.
8597                  */
8598                 if (sg_busy_cpus >= 2) /* implies sg_is_smt */
8599                         return true;
8600
8601                 /*
8602                  * @dst_cpu does not have SMT siblings. @sg may have SMT
8603                  * siblings and only one is busy. In such case, @dst_cpu
8604                  * can help if it has higher priority and is idle (i.e.,
8605                  * it has no running tasks).
8606                  */
8607                 return sched_asym_prefer(dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
8608         }
8609
8610         /* @dst_cpu has SMT siblings. */
8611
8612         if (sg_is_smt) {
8613                 int local_busy_cpus = sds->local->group_weight -
8614                                       sds->local_stat.idle_cpus;
8615                 int busy_cpus_delta = sg_busy_cpus - local_busy_cpus;
8616
8617                 if (busy_cpus_delta == 1)
8618                         return sched_asym_prefer(dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
8619
8620                 return false;
8621         }
8622
8623         /*
8624          * @sg does not have SMT siblings. Ensure that @sds::local does not end
8625          * up with more than one busy SMT sibling and only pull tasks if there
8626          * are not busy CPUs (i.e., no CPU has running tasks).
8627          */
8628         if (!sds->local_stat.sum_nr_running)
8629                 return sched_asym_prefer(dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
8630
8631         return false;
8632 #else
8633         /* Always return false so that callers deal with non-SMT cases. */
8634         return false;
8635 #endif
8636 }
8637
8638 static inline bool
8639 sched_asym(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds,  struct sg_lb_stats *sgs,
8640            struct sched_group *group)
8641 {
8642         /* Only do SMT checks if either local or candidate have SMT siblings */
8643         if ((sds->local->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) ||
8644             (group->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY))
8645                 return asym_smt_can_pull_tasks(env->dst_cpu, sds, sgs, group);
8646
8647         return sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu);
8648 }
8649
8650 /**
8651  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8652  * @env: The load balancing environment.
8653  * @sds: Load-balancing data with statistics of the local group.
8654  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8655  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8656  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
8657  */
8658 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8659                                       struct sd_lb_stats *sds,
8660                                       struct sched_group *group,
8661                                       struct sg_lb_stats *sgs,
8662                                       int *sg_status)
8663 {
8664         int i, nr_running, local_group;
8665
8666         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8667
8668         local_group = group == sds->local;
8669
8670         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8671                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8672
8673                 sgs->group_load += cpu_load(rq);
8674                 sgs->group_util += cpu_util_cfs(i);
8675                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
8676                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8677
8678                 nr_running = rq->nr_running;
8679                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8680
8681                 if (nr_running > 1)
8682                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8683
8684                 if (cpu_overutilized(i))
8685                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
8686
8687 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8688                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8689                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8690 #endif
8691                 /*
8692                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8693                  */
8694                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
8695                         sgs->idle_cpus++;
8696                         /* Idle cpu can't have misfit task */
8697                         continue;
8698                 }
8699
8700                 if (local_group)
8701                         continue;
8702
8703                 /* Check for a misfit task on the cpu */
8704                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8705                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8706                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8707                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8708                 }
8709         }
8710
8711         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8712
8713         sgs->group_weight = group->group_weight;
8714
8715         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
8716         if (!local_group && env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
8717             env->idle != CPU_NOT_IDLE && sgs->sum_h_nr_running &&
8718             sched_asym(env, sds, sgs, group)) {
8719                 sgs->group_asym_packing = 1;
8720         }
8721
8722         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
8723
8724         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
8725         if (sgs->group_type == group_overloaded)
8726                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8727                                 sgs->group_capacity;
8728 }
8729
8730 /**
8731  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8732  * @env: The load balancing environment.
8733  * @sds: sched_domain statistics
8734  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8735  * @sgs: sched_group statistics
8736  *
8737  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8738  * busiest group.
8739  *
8740  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8741  * busiest group. %false otherwise.
8742  */
8743 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8744                                    struct sd_lb_stats *sds,
8745                                    struct sched_group *sg,
8746                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8747 {
8748         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8749
8750         /* Make sure that there is at least one task to pull */
8751         if (!sgs->sum_h_nr_running)
8752                 return false;
8753
8754         /*
8755          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8756          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8757          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8758          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8759          */
8760         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8761             (!capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), sg->sgc->max_capacity) ||
8762              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
8763                 return false;
8764
8765         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8766                 return true;
8767
8768         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8769                 return false;
8770
8771         /*
8772          * The candidate and the current busiest group are the same type of
8773          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
8774          */
8775
8776         switch (sgs->group_type) {
8777         case group_overloaded:
8778                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
8779                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8780                         return false;
8781                 break;
8782
8783         case group_imbalanced:
8784                 /*
8785                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
8786                  * choose one more than another.
8787                  */
8788                 return false;
8789
8790         case group_asym_packing:
8791                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8792                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
8793                         return false;
8794                 break;
8795
8796         case group_misfit_task:
8797                 /*
8798                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
8799                  * misfit.
8800                  */
8801                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8802                         return false;
8803                 break;
8804
8805         case group_fully_busy:
8806                 /*
8807                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
8808                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
8809                  * group because tasks have all compute capacity that they need
8810                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
8811                  * contention when accessing shared HW resources.
8812                  *
8813                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
8814                  * select the 1st one.
8815                  */
8816                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8817                         return false;
8818                 break;
8819
8820         case group_has_spare:
8821                 /*
8822                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
8823                  * and highest number of running tasks. We could also compare
8824                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
8825                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
8826                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
8827                  */
8828                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
8829                         return false;
8830                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
8831                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
8832                         return false;
8833
8834                 break;
8835         }
8836
8837         /*
8838          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
8839          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
8840          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
8841          * considered.
8842          */
8843         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
8844             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
8845             (capacity_greater(sg->sgc->min_capacity, capacity_of(env->dst_cpu))))
8846                 return false;
8847
8848         return true;
8849 }
8850
8851 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8852 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8853 {
8854         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8855                 return regular;
8856         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8857                 return remote;
8858         return all;
8859 }
8860
8861 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8862 {
8863         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8864                 return regular;
8865         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8866                 return remote;
8867         return all;
8868 }
8869 #else
8870 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8871 {
8872         return all;
8873 }
8874
8875 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8876 {
8877         return regular;
8878 }
8879 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8880
8881
8882 struct sg_lb_stats;
8883
8884 /*
8885  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
8886  */
8887
8888 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
8889 {
8890         /* Task has no contribution or is new */
8891         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
8892                 return 0;
8893
8894         if (task_on_rq_queued(p))
8895                 return 1;
8896
8897         return 0;
8898 }
8899
8900 /**
8901  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
8902  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
8903  * @p: task which should be ignored.
8904  *
8905  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
8906  */
8907 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
8908 {
8909         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8910
8911         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
8912                 return 0;
8913
8914         /*
8915          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
8916          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
8917          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
8918          */
8919
8920 #ifdef CONFIG_SMP
8921         if (rq->ttwu_pending)
8922                 return 0;
8923 #endif
8924
8925         return 1;
8926 }
8927
8928 /*
8929  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
8930  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
8931  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8932  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8933  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
8934  */
8935 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
8936                                           struct sched_group *group,
8937                                           struct sg_lb_stats *sgs,
8938                                           struct task_struct *p)
8939 {
8940         int i, nr_running;
8941
8942         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8943
8944         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
8945                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8946                 unsigned int local;
8947
8948                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
8949                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
8950                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
8951                 local = task_running_on_cpu(i, p);
8952                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
8953
8954                 nr_running = rq->nr_running - local;
8955                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8956
8957                 /*
8958                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
8959                  */
8960                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
8961                         sgs->idle_cpus++;
8962
8963         }
8964
8965         /* Check if task fits in the group */
8966         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8967             !task_fits_capacity(p, group->sgc->max_capacity)) {
8968                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
8969         }
8970
8971         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8972
8973         sgs->group_weight = group->group_weight;
8974
8975         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
8976
8977         /*
8978          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
8979          * overloaded
8980          */
8981         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
8982                 sgs->group_type == group_overloaded)
8983                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8984                                 sgs->group_capacity;
8985 }
8986
8987 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
8988                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
8989                                struct sched_group *group,
8990                                struct sg_lb_stats *sgs)
8991 {
8992         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
8993                 return true;
8994
8995         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
8996                 return false;
8997
8998         /*
8999          * The candidate and the current idlest group are the same type of
9000          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
9001          */
9002
9003         switch (sgs->group_type) {
9004         case group_overloaded:
9005         case group_fully_busy:
9006                 /* Select the group with lowest avg_load. */
9007                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
9008                         return false;
9009                 break;
9010
9011         case group_imbalanced:
9012         case group_asym_packing:
9013                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
9014                 return false;
9015
9016         case group_misfit_task:
9017                 /* Select group with the highest max capacity */
9018                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
9019                         return false;
9020                 break;
9021
9022         case group_has_spare:
9023                 /* Select group with most idle CPUs */
9024                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
9025                         return false;
9026
9027                 /* Select group with lowest group_util */
9028                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
9029                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
9030                         return false;
9031
9032                 break;
9033         }
9034
9035         return true;
9036 }
9037
9038 /*
9039  * Allow a NUMA imbalance if busy CPUs is less than 25% of the domain.
9040  * This is an approximation as the number of running tasks may not be
9041  * related to the number of busy CPUs due to sched_setaffinity.
9042  */
9043 static inline bool allow_numa_imbalance(int dst_running, int dst_weight)
9044 {
9045         return (dst_running < (dst_weight >> 2));
9046 }
9047
9048 /*
9049  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
9050  * domain.
9051  *
9052  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
9053  */
9054 static struct sched_group *
9055 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
9056 {
9057         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
9058         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
9059         struct sg_lb_stats *sgs;
9060         unsigned long imbalance;
9061         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
9062                         .avg_load = UINT_MAX,
9063                         .group_type = group_overloaded,
9064         };
9065
9066         do {
9067                 int local_group;
9068
9069                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
9070                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
9071                                         p->cpus_ptr))
9072                         continue;
9073
9074                 /* Skip over this group if no cookie matched */
9075                 if (!sched_group_cookie_match(cpu_rq(this_cpu), p, group))
9076                         continue;
9077
9078                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
9079                                                sched_group_span(group));
9080
9081                 if (local_group) {
9082                         sgs = &local_sgs;
9083                         local = group;
9084                 } else {
9085                         sgs = &tmp_sgs;
9086                 }
9087
9088                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
9089
9090                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
9091                         idlest = group;
9092                         idlest_sgs = *sgs;
9093                 }
9094
9095         } while (group = group->next, group != sd->groups);
9096
9097
9098         /* There is no idlest group to push tasks to */
9099         if (!idlest)
9100                 return NULL;
9101
9102         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
9103         if (!local)
9104                 return idlest;
9105
9106         /*
9107          * If the local group is idler than the selected idlest group
9108          * don't try and push the task.
9109          */
9110         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
9111                 return NULL;
9112
9113         /*
9114          * If the local group is busier than the selected idlest group
9115          * try and push the task.
9116          */
9117         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
9118                 return idlest;
9119
9120         switch (local_sgs.group_type) {
9121         case group_overloaded:
9122         case group_fully_busy:
9123
9124                 /* Calculate allowed imbalance based on load */
9125                 imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
9126                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
9127
9128                 /*
9129                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
9130                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
9131                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
9132                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
9133                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
9134                  * and consider staying local.
9135                  */
9136
9137                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
9138                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
9139                         return NULL;
9140
9141                 /*
9142                  * If the local group is less loaded than the selected
9143                  * idlest group don't try and push any tasks.
9144                  */
9145                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
9146                         return NULL;
9147
9148                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
9149                         return NULL;
9150                 break;
9151
9152         case group_imbalanced:
9153         case group_asym_packing:
9154                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
9155                 return NULL;
9156
9157         case group_misfit_task:
9158                 /* Select group with the highest max capacity */
9159                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
9160                         return NULL;
9161                 break;
9162
9163         case group_has_spare:
9164                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
9165 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9166                         int idlest_cpu;
9167                         /*
9168                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
9169                          * the preferred node
9170                          */
9171                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9172                                 return NULL;
9173
9174                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
9175                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9176                                 return idlest;
9177 #endif
9178                         /*
9179                          * Otherwise, keep the task on this node to stay close
9180                          * its wakeup source and improve locality. If there is
9181                          * a real need of migration, periodic load balance will
9182                          * take care of it.
9183                          */
9184                         if (allow_numa_imbalance(local_sgs.sum_nr_running, sd->span_weight))
9185                                 return NULL;
9186                 }
9187
9188                 /*
9189                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
9190                  * compare the utilization which is more stable but it can end
9191                  * up that the group has less spare capacity but finally more
9192                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
9193                  */
9194                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
9195                         return NULL;
9196                 break;
9197         }
9198
9199         return idlest;
9200 }
9201
9202 /**
9203  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
9204  * @env: The load balancing environment.
9205  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
9206  */
9207
9208 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9209 {
9210         struct sched_domain *child = env->sd->child;
9211         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9212         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
9213         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
9214         int sg_status = 0;
9215
9216         do {
9217                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
9218                 int local_group;
9219
9220                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
9221                 if (local_group) {
9222                         sds->local = sg;
9223                         sgs = local;
9224
9225                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
9226                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
9227                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
9228                 }
9229
9230                 update_sg_lb_stats(env, sds, sg, sgs, &sg_status);
9231
9232                 if (local_group)
9233                         goto next_group;
9234
9235
9236                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
9237                         sds->busiest = sg;
9238                         sds->busiest_stat = *sgs;
9239                 }
9240
9241 next_group:
9242                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
9243                 sds->total_load += sgs->group_load;
9244                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
9245
9246                 sg = sg->next;
9247         } while (sg != env->sd->groups);
9248
9249         /* Tag domain that child domain prefers tasks go to siblings first */
9250         sds->prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
9251
9252
9253         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
9254                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
9255
9256         if (!env->sd->parent) {
9257                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9258
9259                 /* update overload indicator if we are at root domain */
9260                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
9261
9262                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
9263                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9264                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9265         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
9266                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9267
9268                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
9269                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
9270         }
9271 }
9272
9273 #define NUMA_IMBALANCE_MIN 2
9274
9275 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance,
9276                                 int dst_running, int dst_weight)
9277 {
9278         if (!allow_numa_imbalance(dst_running, dst_weight))
9279                 return imbalance;
9280
9281         /*
9282          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
9283          * tasks that remain local when the destination is lightly loaded.
9284          */
9285         if (imbalance <= NUMA_IMBALANCE_MIN)
9286                 return 0;
9287
9288         return imbalance;
9289 }
9290
9291 /**
9292  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
9293  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
9294  * @env: load balance environment
9295  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
9296  */
9297 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9298 {
9299         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9300
9301         local = &sds->local_stat;
9302         busiest = &sds->busiest_stat;
9303
9304         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
9305                 /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
9306                 env->migration_type = migrate_misfit;
9307                 env->imbalance = 1;
9308                 return;
9309         }
9310
9311         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
9312                 /*
9313                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
9314                  * the preferred CPU.
9315                  */
9316                 env->migration_type = migrate_task;
9317                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
9318                 return;
9319         }
9320
9321         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
9322                 /*
9323                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
9324                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
9325                  * the imbalance. The next load balance will take care of
9326                  * balancing back the system.
9327                  */
9328                 env->migration_type = migrate_task;
9329                 env->imbalance = 1;
9330                 return;
9331         }
9332
9333         /*
9334          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
9335          * emptying busiest.
9336          */
9337         if (local->group_type == group_has_spare) {
9338                 if ((busiest->group_type > group_fully_busy) &&
9339                     !(env->sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES)) {
9340                         /*
9341                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
9342                          * capacity. This might end up creating spare capacity
9343                          * in busiest or busiest still being overloaded but
9344                          * there is no simple way to directly compute the
9345                          * amount of load to migrate in order to balance the
9346                          * system.
9347                          */
9348                         env->migration_type = migrate_util;
9349                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
9350                                          local->group_util;
9351
9352                         /*
9353                          * In some cases, the group's utilization is max or even
9354                          * higher than capacity because of migrations but the
9355                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
9356                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
9357                          * try to pull it.
9358                          */
9359                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
9360                                 env->migration_type = migrate_task;
9361                                 env->imbalance = 1;
9362                         }
9363
9364                         return;
9365                 }
9366
9367                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
9368                         unsigned int nr_diff = busiest->sum_nr_running;
9369                         /*
9370                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
9371                          * groups.
9372                          */
9373                         env->migration_type = migrate_task;
9374                         lsub_positive(&nr_diff, local->sum_nr_running);
9375                         env->imbalance = nr_diff >> 1;
9376                 } else {
9377
9378                         /*
9379                          * If there is no overload, we just want to even the number of
9380                          * idle cpus.
9381                          */
9382                         env->migration_type = migrate_task;
9383                         env->imbalance = max_t(long, 0, (local->idle_cpus -
9384                                                  busiest->idle_cpus) >> 1);
9385                 }
9386
9387                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
9388                 if (env->sd->flags & SD_NUMA) {
9389                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
9390                                 busiest->sum_nr_running, busiest->group_weight);
9391                 }
9392
9393                 return;
9394         }
9395
9396         /*
9397          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
9398          * busiest group
9399          */
9400         if (local->group_type < group_overloaded) {
9401                 /*
9402                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
9403                  * finally needed.
9404                  */
9405
9406                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9407                                   local->group_capacity;
9408
9409                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9410                                 sds->total_capacity;
9411                 /*
9412                  * If the local group is more loaded than the selected
9413                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9414                  */
9415                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
9416                         env->imbalance = 0;
9417                         return;
9418                 }
9419         }
9420
9421         /*
9422          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
9423          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
9424          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
9425          * below the average load. At the same time, we also don't want to
9426          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
9427          * the minimum possible imbalance.
9428          */
9429         env->migration_type = migrate_load;
9430         env->imbalance = min(
9431                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
9432                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
9433         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
9434 }
9435
9436 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
9437
9438 /*
9439  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
9440  *
9441  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
9442  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
9443  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
9444  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  force      force
9445  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
9446  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
9447  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
9448  *
9449  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
9450  *            statistics.
9451  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
9452  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
9453  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
9454  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
9455  *            different in groups.
9456  */
9457
9458 /**
9459  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
9460  * if there is an imbalance.
9461  * @env: The load balancing environment.
9462  *
9463  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
9464  * to restore balance.
9465  *
9466  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
9467  */
9468 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
9469 {
9470         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9471         struct sd_lb_stats sds;
9472
9473         init_sd_lb_stats(&sds);
9474
9475         /*
9476          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
9477          * this level.
9478          */
9479         update_sd_lb_stats(env, &sds);
9480
9481         if (sched_energy_enabled()) {
9482                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9483
9484                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
9485                         goto out_balanced;
9486         }
9487
9488         local = &sds.local_stat;
9489         busiest = &sds.busiest_stat;
9490
9491         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
9492         if (!sds.busiest)
9493                 goto out_balanced;
9494
9495         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
9496         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
9497                 goto force_balance;
9498
9499         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
9500         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
9501                 goto force_balance;
9502
9503         /*
9504          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
9505          * work because they assume all things are equal, which typically
9506          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
9507          */
9508         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
9509                 goto force_balance;
9510
9511         /*
9512          * If the local group is busier than the selected busiest group
9513          * don't try and pull any tasks.
9514          */
9515         if (local->group_type > busiest->group_type)
9516                 goto out_balanced;
9517
9518         /*
9519          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
9520          * between tasks.
9521          */
9522         if (local->group_type == group_overloaded) {
9523                 /*
9524                  * If the local group is more loaded than the selected
9525                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9526                  */
9527                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
9528                         goto out_balanced;
9529
9530                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
9531                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9532                                 sds.total_capacity;
9533
9534                 /*
9535                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
9536                  * domain average load.
9537                  */
9538                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
9539                         goto out_balanced;
9540
9541                 /*
9542                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
9543                  * conservative.
9544                  */
9545                 if (100 * busiest->avg_load <=
9546                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
9547                         goto out_balanced;
9548         }
9549
9550         /* Try to move all excess tasks to child's sibling domain */
9551         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
9552             busiest->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)
9553                 goto force_balance;
9554
9555         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
9556                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
9557                         /*
9558                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
9559                          * result the local one too) but this CPU is already
9560                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
9561                          */
9562                         goto out_balanced;
9563
9564                 if (busiest->group_weight > 1 &&
9565                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1))
9566                         /*
9567                          * If the busiest group is not overloaded
9568                          * and there is no imbalance between this and busiest
9569                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
9570                          * becomes significant if the diff is greater than 1
9571                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
9572                          * on another group. Of course this applies only if
9573                          * there is more than 1 CPU per group.
9574                          */
9575                         goto out_balanced;
9576
9577                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1)
9578                         /*
9579                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
9580                          */
9581                         goto out_balanced;
9582         }
9583
9584 force_balance:
9585         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
9586         calculate_imbalance(env, &sds);
9587         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
9588
9589 out_balanced:
9590         env->imbalance = 0;
9591         return NULL;
9592 }
9593
9594 /*
9595  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
9596  */
9597 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
9598                                      struct sched_group *group)
9599 {
9600         struct rq *busiest = NULL, *rq;
9601         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
9602         unsigned int busiest_nr = 0;
9603         int i;
9604
9605         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9606                 unsigned long capacity, load, util;
9607                 unsigned int nr_running;
9608                 enum fbq_type rt;
9609
9610                 rq = cpu_rq(i);
9611                 rt = fbq_classify_rq(rq);
9612
9613                 /*
9614                  * We classify groups/runqueues into three groups:
9615                  *  - regular: there are !numa tasks
9616                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
9617                  *  - all:     there is no distinction
9618                  *
9619                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
9620                  * ignore those when there's better options.
9621                  *
9622                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
9623                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
9624                  * queue by moving tasks around inside the node.
9625                  *
9626                  * If we cannot move enough load due to this classification
9627                  * the next pass will adjust the group classification and
9628                  * allow migration of more tasks.
9629                  *
9630                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
9631                  */
9632                 if (rt > env->fbq_type)
9633                         continue;
9634
9635                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
9636                 if (!nr_running)
9637                         continue;
9638
9639                 capacity = capacity_of(i);
9640
9641                 /*
9642                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
9643                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
9644                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
9645                  * average load.
9646                  */
9647                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9648                     !capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), capacity) &&
9649                     nr_running == 1)
9650                         continue;
9651
9652                 /* Make sure we only pull tasks from a CPU of lower priority */
9653                 if ((env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
9654                     sched_asym_prefer(i, env->dst_cpu) &&
9655                     nr_running == 1)
9656                         continue;
9657
9658                 switch (env->migration_type) {
9659                 case migrate_load:
9660                         /*
9661                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
9662                          * which is not scaled with the CPU capacity.
9663                          */
9664                         load = cpu_load(rq);
9665
9666                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
9667                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
9668                                 break;
9669
9670                         /*
9671                          * For the load comparisons with the other CPUs,
9672                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
9673                          * capacity, so that the load can be moved away
9674                          * from the CPU that is potentially running at a
9675                          * lower capacity.
9676                          *
9677                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
9678                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
9679                          * division works out to:
9680                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
9681                          * where j is our previous maximum.
9682                          */
9683                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
9684                                 busiest_load = load;
9685                                 busiest_capacity = capacity;
9686                                 busiest = rq;
9687                         }
9688                         break;
9689
9690                 case migrate_util:
9691                         util = cpu_util_cfs(i);
9692
9693                         /*
9694                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
9695                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
9696                          * detach the task.
9697                          */
9698                         if (nr_running <= 1)
9699                                 continue;
9700
9701                         if (busiest_util < util) {
9702                                 busiest_util = util;
9703                                 busiest = rq;
9704                         }
9705                         break;
9706
9707                 case migrate_task:
9708                         if (busiest_nr < nr_running) {
9709                                 busiest_nr = nr_running;
9710                                 busiest = rq;
9711                         }
9712                         break;
9713
9714                 case migrate_misfit:
9715                         /*
9716                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
9717                          * simply seek the "biggest" misfit task.
9718                          */
9719                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
9720                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
9721                                 busiest = rq;
9722                         }
9723
9724                         break;
9725
9726                 }
9727         }
9728
9729         return busiest;
9730 }
9731
9732 /*
9733  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
9734  * so long as it is large enough.
9735  */
9736 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
9737
9738 static inline bool
9739 asym_active_balance(struct lb_env *env)
9740 {
9741         /*
9742          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
9743          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
9744          * highest priority CPUs.
9745          */
9746         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
9747                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
9748 }
9749
9750 static inline bool
9751 imbalanced_active_balance(struct lb_env *env)
9752 {
9753         struct sched_domain *sd = env->sd;
9754
9755         /*
9756          * The imbalanced case includes the case of pinned tasks preventing a fair
9757          * distribution of the load on the system but also the even distribution of the
9758          * threads on a system with spare capacity
9759          */
9760         if ((env->migration_type == migrate_task) &&
9761             (sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2))
9762                 return 1;
9763
9764         return 0;
9765 }
9766
9767 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
9768 {
9769         struct sched_domain *sd = env->sd;
9770
9771         if (asym_active_balance(env))
9772                 return 1;
9773
9774         if (imbalanced_active_balance(env))
9775                 return 1;
9776
9777         /*
9778          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
9779          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
9780          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
9781          * available on dst_cpu.
9782          */
9783         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9784             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
9785                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
9786                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
9787                         return 1;
9788         }
9789
9790         if (env->migration_type == migrate_misfit)
9791                 return 1;
9792
9793         return 0;
9794 }
9795
9796 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
9797
9798 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
9799 {
9800         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9801         int cpu;
9802
9803         /*
9804          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
9805          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
9806          */
9807         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
9808                 return 0;
9809
9810         /*
9811          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
9812          * to do the newly idle load balance.
9813          */
9814         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9815                 return 1;
9816
9817         /* Try to find first idle CPU */
9818         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
9819                 if (!idle_cpu(cpu))
9820                         continue;
9821
9822                 /* Are we the first idle CPU? */
9823                 return cpu == env->dst_cpu;
9824         }
9825
9826         /* Are we the first CPU of this group ? */
9827         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
9828 }
9829
9830 /*
9831  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
9832  * tasks if there is an imbalance.
9833  */
9834 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
9835                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
9836                         int *continue_balancing)
9837 {
9838         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
9839         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
9840         struct sched_group *group;
9841         struct rq *busiest;
9842         struct rq_flags rf;
9843         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
9844
9845         struct lb_env env = {
9846                 .sd             = sd,
9847                 .dst_cpu        = this_cpu,
9848                 .dst_rq         = this_rq,
9849                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
9850                 .idle           = idle,
9851                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
9852                 .cpus           = cpus,
9853                 .fbq_type       = all,
9854                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
9855         };
9856
9857         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
9858
9859         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
9860
9861 redo:
9862         if (!should_we_balance(&env)) {
9863                 *continue_balancing = 0;
9864                 goto out_balanced;
9865         }
9866
9867         group = find_busiest_group(&env);
9868         if (!group) {
9869                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
9870                 goto out_balanced;
9871         }
9872
9873         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
9874         if (!busiest) {
9875                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
9876                 goto out_balanced;
9877         }
9878
9879         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
9880
9881         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
9882
9883         env.src_cpu = busiest->cpu;
9884         env.src_rq = busiest;
9885
9886         ld_moved = 0;
9887         /* Clear this flag as soon as we find a pullable task */
9888         env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9889         if (busiest->nr_running > 1) {
9890                 /*
9891                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
9892                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
9893                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
9894                  * correctly treated as an imbalance.
9895                  */
9896                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
9897
9898 more_balance:
9899                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
9900                 update_rq_clock(busiest);
9901
9902                 /*
9903                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
9904                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
9905                  */
9906                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
9907
9908                 /*
9909                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
9910                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
9911                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
9912                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
9913                  * See task_rq_lock() family for the details.
9914                  */
9915
9916                 rq_unlock(busiest, &rf);
9917
9918                 if (cur_ld_moved) {
9919                         attach_tasks(&env);
9920                         ld_moved += cur_ld_moved;
9921                 }
9922
9923                 local_irq_restore(rf.flags);
9924
9925                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
9926                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
9927                         goto more_balance;
9928                 }
9929
9930                 /*
9931                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
9932                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
9933                  * where they can run. The upper limit on how many times we
9934                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
9935                  * sched_group.
9936                  *
9937                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
9938                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
9939                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
9940                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
9941                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
9942                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
9943                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
9944                  * given_cpu) causing excess load to be moved to given_cpu.
9945                  * This however should not happen so much in practice and
9946                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
9947                  * excess load moved.
9948                  */
9949                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
9950
9951                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
9952                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
9953
9954                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
9955                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
9956                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
9957                         env.loop         = 0;
9958                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
9959
9960                         /*
9961                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
9962                          * need to continue with same src_cpu.
9963                          */
9964                         goto more_balance;
9965                 }
9966
9967                 /*
9968                  * We failed to reach balance because of affinity.
9969                  */
9970                 if (sd_parent) {
9971                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9972
9973                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
9974                                 *group_imbalance = 1;
9975                 }
9976
9977                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
9978                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9979                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
9980                         /*
9981                          * Attempting to continue load balancing at the current
9982                          * sched_domain level only makes sense if there are
9983                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
9984                          * pull load from which are not contained within the
9985                          * destination group that is receiving any migrated
9986                          * load.
9987                          */
9988                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
9989                                 env.loop = 0;
9990                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
9991                                 goto redo;
9992                         }
9993                         goto out_all_pinned;
9994                 }
9995         }
9996
9997         if (!ld_moved) {
9998                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
9999                 /*
10000                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
10001                  * We do not want newidle balance, which can be very
10002                  * frequent, pollute the failure counter causing
10003                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
10004                  */
10005                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
10006                         sd->nr_balance_failed++;
10007
10008                 if (need_active_balance(&env)) {
10009                         unsigned long flags;
10010
10011                         raw_spin_rq_lock_irqsave(busiest, flags);
10012
10013                         /*
10014                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
10015                          * if the curr task on busiest CPU can't be
10016                          * moved to this_cpu:
10017                          */
10018                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
10019                                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
10020                                 goto out_one_pinned;
10021                         }
10022
10023                         /* Record that we found at least one task that could run on this_cpu */
10024                         env.flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
10025
10026                         /*
10027                          * ->active_balance synchronizes accesses to
10028                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
10029                          * only after active load balance is finished.
10030                          */
10031                         if (!busiest->active_balance) {
10032                                 busiest->active_balance = 1;
10033                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
10034                                 active_balance = 1;
10035                         }
10036                         raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
10037
10038                         if (active_balance) {
10039                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
10040                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
10041                                         &busiest->active_balance_work);
10042                         }
10043                 }
10044         } else {
10045                 sd->nr_balance_failed = 0;
10046         }
10047
10048         if (likely(!active_balance) || need_active_balance(&env)) {
10049                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
10050                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
10051         }
10052
10053         goto out;
10054
10055 out_balanced:
10056         /*
10057          * We reach balance although we may have faced some affinity
10058          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
10059          * a chance to move and fix the imbalance.
10060          */
10061         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
10062                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
10063
10064                 if (*group_imbalance)
10065                         *group_imbalance = 0;
10066         }
10067
10068 out_all_pinned:
10069         /*
10070          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
10071          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
10072          * can try to migrate them.
10073          */
10074         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
10075
10076         sd->nr_balance_failed = 0;
10077
10078 out_one_pinned:
10079         ld_moved = 0;
10080
10081         /*
10082          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
10083          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
10084          * skyrocketing in a short amount of time. Skip the balance_interval
10085          * increase logic to avoid that.
10086          */
10087         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
10088                 goto out;
10089
10090         /* tune up the balancing interval */
10091         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
10092              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
10093             sd->balance_interval < sd->max_interval)
10094                 sd->balance_interval *= 2;
10095 out:
10096         return ld_moved;
10097 }
10098
10099 static inline unsigned long
10100 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
10101 {
10102         unsigned long interval = sd->balance_interval;
10103
10104         if (cpu_busy)
10105                 interval *= sd->busy_factor;
10106
10107         /* scale ms to jiffies */
10108         interval = msecs_to_jiffies(interval);
10109
10110         /*
10111          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
10112          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
10113          * from being multiples of each other.
10114          */
10115         if (cpu_busy)
10116                 interval -= 1;
10117
10118         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
10119
10120         return interval;
10121 }
10122
10123 static inline void
10124 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
10125 {
10126         unsigned long interval, next;
10127
10128         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
10129         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
10130         next = sd->last_balance + interval;
10131
10132         if (time_after(*next_balance, next))
10133                 *next_balance = next;
10134 }
10135
10136 /*
10137  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
10138  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
10139  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
10140  * avoids physical / logical imbalances.
10141  */
10142 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
10143 {
10144         struct rq *busiest_rq = data;
10145         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
10146         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
10147         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
10148         struct sched_domain *sd;
10149         struct task_struct *p = NULL;
10150         struct rq_flags rf;
10151
10152         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
10153         /*
10154          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
10155          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
10156          * inactive CPUs.
10157          */
10158         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
10159                 goto out_unlock;
10160
10161         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
10162         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
10163                      !busiest_rq->active_balance))
10164                 goto out_unlock;
10165
10166         /* Is there any task to move? */
10167         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
10168                 goto out_unlock;
10169
10170         /*
10171          * This condition is "impossible", if it occurs
10172          * we need to fix it. Originally reported by
10173          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
10174          */
10175         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
10176
10177         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
10178         rcu_read_lock();
10179         for_each_domain(target_cpu, sd) {
10180                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
10181                         break;
10182         }
10183
10184         if (likely(sd)) {
10185                 struct lb_env env = {
10186                         .sd             = sd,
10187                         .dst_cpu        = target_cpu,
10188                         .dst_rq         = target_rq,
10189                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
10190                         .src_rq         = busiest_rq,
10191                         .idle           = CPU_IDLE,
10192                         .flags          = LBF_ACTIVE_LB,
10193                 };
10194
10195                 schedstat_inc(sd->alb_count);
10196                 update_rq_clock(busiest_rq);
10197
10198                 p = detach_one_task(&env);
10199                 if (p) {
10200                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
10201                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
10202                         sd->nr_balance_failed = 0;
10203                 } else {
10204                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
10205                 }
10206         }
10207         rcu_read_unlock();
10208 out_unlock:
10209         busiest_rq->active_balance = 0;
10210         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
10211
10212         if (p)
10213                 attach_one_task(target_rq, p);
10214
10215         local_irq_enable();
10216
10217         return 0;
10218 }
10219
10220 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
10221
10222 /*
10223  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
10224  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
10225  */
10226 void update_max_interval(void)
10227 {
10228         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
10229 }
10230
10231 static inline bool update_newidle_cost(struct sched_domain *sd, u64 cost)
10232 {
10233         if (cost > sd->max_newidle_lb_cost) {
10234                 /*
10235                  * Track max cost of a domain to make sure to not delay the
10236                  * next wakeup on the CPU.
10237                  */
10238                 sd->max_newidle_lb_cost = cost;
10239                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
10240         } else if (time_after(jiffies, sd->last_decay_max_lb_cost + HZ)) {
10241                 /*
10242                  * Decay the newidle max times by ~1% per second to ensure that
10243                  * it is not outdated and the current max cost is actually
10244                  * shorter.
10245                  */
10246                 sd->max_newidle_lb_cost = (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
10247                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
10248
10249                 return true;
10250         }
10251
10252         return false;
10253 }
10254
10255 /*
10256  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
10257  * and initiates a balancing operation if so.
10258  *
10259  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
10260  */
10261 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
10262 {
10263         int continue_balancing = 1;
10264         int cpu = rq->cpu;
10265         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10266         unsigned long interval;
10267         struct sched_domain *sd;
10268         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10269         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
10270         int update_next_balance = 0;
10271         int need_serialize, need_decay = 0;
10272         u64 max_cost = 0;
10273
10274         rcu_read_lock();
10275         for_each_domain(cpu, sd) {
10276                 /*
10277                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
10278                  * visit to all the domains.
10279                  */
10280                 need_decay = update_newidle_cost(sd, 0);
10281                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
10282
10283                 /*
10284                  * Stop the load balance at this level. There is another
10285                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
10286                  * actively.
10287                  */
10288                 if (!continue_balancing) {
10289                         if (need_decay)
10290                                 continue;
10291                         break;
10292                 }
10293
10294                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10295
10296                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
10297                 if (need_serialize) {
10298                         if (!spin_trylock(&balancing))
10299                                 goto out;
10300                 }
10301
10302                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
10303                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
10304                                 /*
10305                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
10306                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
10307                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
10308                                  */
10309                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10310                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10311                         }
10312                         sd->last_balance = jiffies;
10313                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10314                 }
10315                 if (need_serialize)
10316                         spin_unlock(&balancing);
10317 out:
10318                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
10319                         next_balance = sd->last_balance + interval;
10320                         update_next_balance = 1;
10321                 }
10322         }
10323         if (need_decay) {
10324                 /*
10325                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
10326                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
10327                  */
10328                 rq->max_idle_balance_cost =
10329                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
10330         }
10331         rcu_read_unlock();
10332
10333         /*
10334          * next_balance will be updated only when there is a need.
10335          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
10336          * updated.
10337          */
10338         if (likely(update_next_balance))
10339                 rq->next_balance = next_balance;
10340
10341 }
10342
10343 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
10344 {
10345         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
10346 }
10347
10348 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10349 /*
10350  * idle load balancing details
10351  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
10352  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
10353  *   load balancing for all the idle CPUs.
10354  * - HK_FLAG_MISC CPUs are used for this task, because HK_FLAG_SCHED not set
10355  *   anywhere yet.
10356  */
10357
10358 static inline int find_new_ilb(void)
10359 {
10360         int ilb;
10361         const struct cpumask *hk_mask;
10362
10363         hk_mask = housekeeping_cpumask(HK_FLAG_MISC);
10364
10365         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask, hk_mask) {
10366
10367                 if (ilb == smp_processor_id())
10368                         continue;
10369
10370                 if (idle_cpu(ilb))
10371                         return ilb;
10372         }
10373
10374         return nr_cpu_ids;
10375 }
10376
10377 /*
10378  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
10379  * idle CPU in the HK_FLAG_MISC housekeeping set (if there is one).
10380  */
10381 static void kick_ilb(unsigned int flags)
10382 {
10383         int ilb_cpu;
10384
10385         /*
10386          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
10387          * not if we only update stats.
10388          */
10389         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10390                 nohz.next_balance = jiffies+1;
10391
10392         ilb_cpu = find_new_ilb();
10393
10394         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
10395                 return;
10396
10397         /*
10398          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
10399          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
10400          */
10401         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
10402         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
10403                 return;
10404
10405         /*
10406          * This way we generate an IPI on the target CPU which
10407          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
10408          * will be run before returning from the IPI.
10409          */
10410         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
10411 }
10412
10413 /*
10414  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
10415  * of idle CPUs in the system.
10416  */
10417 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
10418 {
10419         unsigned long now = jiffies;
10420         struct sched_domain_shared *sds;
10421         struct sched_domain *sd;
10422         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
10423         unsigned int flags = 0;
10424
10425         if (unlikely(rq->idle_balance))
10426                 return;
10427
10428         /*
10429          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
10430          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
10431          */
10432         nohz_balance_exit_idle(rq);
10433
10434         /*
10435          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
10436          * balancing.
10437          */
10438         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
10439                 return;
10440
10441         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
10442             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10443                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
10444
10445         if (time_before(now, nohz.next_balance))
10446                 goto out;
10447
10448         if (rq->nr_running >= 2) {
10449                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10450                 goto out;
10451         }
10452
10453         rcu_read_lock();
10454
10455         sd = rcu_dereference(rq->sd);
10456         if (sd) {
10457                 /*
10458                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
10459                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
10460                  * on.
10461                  */
10462                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
10463                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10464                         goto unlock;
10465                 }
10466         }
10467
10468         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
10469         if (sd) {
10470                 /*
10471                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
10472                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
10473                  * around.
10474                  */
10475                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
10476                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
10477                                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10478                                 goto unlock;
10479                         }
10480                 }
10481         }
10482
10483         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
10484         if (sd) {
10485                 /*
10486                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
10487                  * to run the misfit task on.
10488                  */
10489                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
10490                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10491                         goto unlock;
10492                 }
10493
10494                 /*
10495                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
10496                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
10497                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
10498                  *
10499                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
10500                  */
10501                 goto unlock;
10502         }
10503
10504         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
10505         if (sds) {
10506                 /*
10507                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
10508                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
10509                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
10510                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
10511                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
10512                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
10513                  * like this LLC domain has tasks we could move.
10514                  */
10515                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
10516                 if (nr_busy > 1) {
10517                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10518                         goto unlock;
10519                 }
10520         }
10521 unlock:
10522         rcu_read_unlock();
10523 out:
10524         if (READ_ONCE(nohz.needs_update))
10525                 flags |= NOHZ_NEXT_KICK;
10526
10527         if (flags)
10528                 kick_ilb(flags);
10529 }
10530
10531 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
10532 {
10533         struct sched_domain *sd;
10534
10535         rcu_read_lock();
10536         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10537
10538         if (!sd || !sd->nohz_idle)
10539                 goto unlock;
10540         sd->nohz_idle = 0;
10541
10542         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10543 unlock:
10544         rcu_read_unlock();
10545 }
10546
10547 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
10548 {
10549         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
10550
10551         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
10552                 return;
10553
10554         rq->nohz_tick_stopped = 0;
10555         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10556         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
10557
10558         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
10559 }
10560
10561 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
10562 {
10563         struct sched_domain *sd;
10564
10565         rcu_read_lock();
10566         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10567
10568         if (!sd || sd->nohz_idle)
10569                 goto unlock;
10570         sd->nohz_idle = 1;
10571
10572         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10573 unlock:
10574         rcu_read_unlock();
10575 }
10576
10577 /*
10578  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
10579  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
10580  */
10581 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
10582 {
10583         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10584
10585         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
10586
10587         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
10588         if (!cpu_active(cpu))
10589                 return;
10590
10591         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
10592         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
10593                 return;
10594
10595         /*
10596          * Can be set safely without rq->lock held
10597          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
10598          * rq->lock is held during the check and the clear
10599          */
10600         rq->has_blocked_load = 1;
10601
10602         /*
10603          * The tick is still stopped but load could have been added in the
10604          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
10605          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
10606          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
10607          */
10608         if (rq->nohz_tick_stopped)
10609                 goto out;
10610
10611         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
10612         if (on_null_domain(rq))
10613                 return;
10614
10615         rq->nohz_tick_stopped = 1;
10616
10617         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10618         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
10619
10620         /*
10621          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
10622          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
10623          * and @needs_update stores.
10624          */
10625         smp_mb__after_atomic();
10626
10627         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
10628
10629         WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
10630 out:
10631         /*
10632          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
10633          * enable the periodic update of the load of idle cpus
10634          */
10635         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10636 }
10637
10638 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq)
10639 {
10640         unsigned int cpu = rq->cpu;
10641
10642         if (!rq->has_blocked_load)
10643                 return false;
10644
10645         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
10646                 return false;
10647
10648         if (!time_after(jiffies, READ_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick)))
10649                 return true;
10650
10651         update_blocked_averages(cpu);
10652
10653         return rq->has_blocked_load;
10654 }
10655
10656 /*
10657  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
10658  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
10659  * tasks movement depending of flags.
10660  */
10661 static void _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
10662                                enum cpu_idle_type idle)
10663 {
10664         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10665         unsigned long now = jiffies;
10666         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
10667         bool has_blocked_load = false;
10668         int update_next_balance = 0;
10669         int this_cpu = this_rq->cpu;
10670         int balance_cpu;
10671         struct rq *rq;
10672
10673         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
10674
10675         /*
10676          * We assume there will be no idle load after this update and clear
10677          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
10678          * set the has_blocked flag and trigger another update of idle load.
10679          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
10680          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
10681          * check the load of an idle cpu.
10682          *
10683          * Same applies to idle_cpus_mask vs needs_update.
10684          */
10685         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
10686                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
10687         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
10688                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 0);
10689
10690         /*
10691          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
10692          * store from nohz_balance_enter_idle().
10693          */
10694         smp_mb();
10695
10696         /*
10697          * Start with the next CPU after this_cpu so we will end with this_cpu and let a
10698          * chance for other idle cpu to pull load.
10699          */
10700         for_each_cpu_wrap(balance_cpu,  nohz.idle_cpus_mask, this_cpu+1) {
10701                 if (!idle_cpu(balance_cpu))
10702                         continue;
10703
10704                 /*
10705                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
10706                  * work being done for other CPUs. Next load
10707                  * balancing owner will pick it up.
10708                  */
10709                 if (need_resched()) {
10710                         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
10711                                 has_blocked_load = true;
10712                         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
10713                                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
10714                         goto abort;
10715                 }
10716
10717                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
10718
10719                 if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
10720                         has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq);
10721
10722                 /*
10723                  * If time for next balance is due,
10724                  * do the balance.
10725                  */
10726                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
10727                         struct rq_flags rf;
10728
10729                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10730                         update_rq_clock(rq);
10731                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10732
10733                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10734                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
10735                 }
10736
10737                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
10738                         next_balance = rq->next_balance;
10739                         update_next_balance = 1;
10740                 }
10741         }
10742
10743         /*
10744          * next_balance will be updated only when there is a need.
10745          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
10746          * updated.
10747          */
10748         if (likely(update_next_balance))
10749                 nohz.next_balance = next_balance;
10750
10751         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
10752                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
10753                            now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
10754
10755 abort:
10756         /* There is still blocked load, enable periodic update */
10757         if (has_blocked_load)
10758                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10759 }
10760
10761 /*
10762  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
10763  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
10764  */
10765 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10766 {
10767         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
10768
10769         if (!flags)
10770                 return false;
10771
10772         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
10773
10774         if (idle != CPU_IDLE)
10775                 return false;
10776
10777         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
10778
10779         return true;
10780 }
10781
10782 /*
10783  * Check if we need to run the ILB for updating blocked load before entering
10784  * idle state.
10785  */
10786 void nohz_run_idle_balance(int cpu)
10787 {
10788         unsigned int flags;
10789
10790         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(cpu));
10791
10792         /*
10793          * Update the blocked load only if no SCHED_SOFTIRQ is about to happen
10794          * (ie NOHZ_STATS_KICK set) and will do the same.
10795          */
10796         if ((flags == NOHZ_NEWILB_KICK) && !need_resched())
10797                 _nohz_idle_balance(cpu_rq(cpu), NOHZ_STATS_KICK, CPU_IDLE);
10798 }
10799
10800 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
10801 {
10802         int this_cpu = this_rq->cpu;
10803
10804         /*
10805          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
10806          * housekeeping
10807          */
10808         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
10809                 return;
10810
10811         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
10812         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
10813                 return;
10814
10815         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
10816         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
10817             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10818                 return;
10819
10820         /*
10821          * Set the need to trigger ILB in order to update blocked load
10822          * before entering idle state.
10823          */
10824         atomic_or(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(this_cpu));
10825 }
10826
10827 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10828 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
10829
10830 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10831 {
10832         return false;
10833 }
10834
10835 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
10836 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10837
10838 /*
10839  * newidle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
10840  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
10841  *
10842  * Returns:
10843  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
10844  *     0 - failed, no new tasks
10845  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
10846  */
10847 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
10848 {
10849         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
10850         int this_cpu = this_rq->cpu;
10851         u64 t0, t1, curr_cost = 0;
10852         struct sched_domain *sd;
10853         int pulled_task = 0;
10854
10855         update_misfit_status(NULL, this_rq);
10856
10857         /*
10858          * There is a task waiting to run. No need to search for one.
10859          * Return 0; the task will be enqueued when switching to idle.
10860          */
10861         if (this_rq->ttwu_pending)
10862                 return 0;
10863
10864         /*
10865          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
10866          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
10867          */
10868         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
10869
10870         /*
10871          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
10872          */
10873         if (!cpu_active(this_cpu))
10874                 return 0;
10875
10876         /*
10877          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
10878          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
10879          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
10880          * re-start the picking loop.
10881          */
10882         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
10883
10884         rcu_read_lock();
10885         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
10886
10887         if (!READ_ONCE(this_rq->rd->overload) ||
10888             (sd && this_rq->avg_idle < sd->max_newidle_lb_cost)) {
10889
10890                 if (sd)
10891                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10892                 rcu_read_unlock();
10893
10894                 goto out;
10895         }
10896         rcu_read_unlock();
10897
10898         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
10899
10900         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
10901         update_blocked_averages(this_cpu);
10902
10903         rcu_read_lock();
10904         for_each_domain(this_cpu, sd) {
10905                 int continue_balancing = 1;
10906                 u64 domain_cost;
10907
10908                 update_next_balance(sd, &next_balance);
10909
10910                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost)
10911                         break;
10912
10913                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
10914
10915                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
10916                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
10917                                                    &continue_balancing);
10918
10919                         t1 = sched_clock_cpu(this_cpu);
10920                         domain_cost = t1 - t0;
10921                         update_newidle_cost(sd, domain_cost);
10922
10923                         curr_cost += domain_cost;
10924                         t0 = t1;
10925                 }
10926
10927                 /*
10928                  * Stop searching for tasks to pull if there are
10929                  * now runnable tasks on this rq.
10930                  */
10931                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0 ||
10932                     this_rq->ttwu_pending)
10933                         break;
10934         }
10935         rcu_read_unlock();
10936
10937         raw_spin_rq_lock(this_rq);
10938
10939         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
10940                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
10941
10942         /*
10943          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
10944          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
10945          * pretend we pulled a task.
10946          */
10947         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
10948                 pulled_task = 1;
10949
10950         /* Is there a task of a high priority class? */
10951         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
10952                 pulled_task = -1;
10953
10954 out:
10955         /* Move the next balance forward */
10956         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
10957                 this_rq->next_balance = next_balance;
10958
10959         if (pulled_task)
10960                 this_rq->idle_stamp = 0;
10961         else
10962                 nohz_newidle_balance(this_rq);
10963
10964         rq_repin_lock(this_rq, rf);
10965
10966         return pulled_task;
10967 }
10968
10969 /*
10970  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
10971  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
10972  */
10973 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
10974 {
10975         struct rq *this_rq = this_rq();
10976         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
10977                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10978
10979         /*
10980          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
10981          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
10982          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
10983          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
10984          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
10985          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
10986          */
10987         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
10988                 return;
10989
10990         /* normal load balance */
10991         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
10992         rebalance_domains(this_rq, idle);
10993 }
10994
10995 /*
10996  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
10997  */
10998 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
10999 {
11000         /*
11001          * Don't need to rebalance while attached to NULL domain or
11002          * runqueue CPU is not active
11003          */
11004         if (unlikely(on_null_domain(rq) || !cpu_active(cpu_of(rq))))
11005                 return;
11006
11007         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
11008                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
11009
11010         nohz_balancer_kick(rq);
11011 }
11012
11013 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
11014 {
11015         update_sysctl();
11016
11017         update_runtime_enabled(rq);
11018 }
11019
11020 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
11021 {
11022         update_sysctl();
11023
11024         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
11025         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
11026 }
11027
11028 #endif /* CONFIG_SMP */
11029
11030 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
11031 static inline bool
11032 __entity_slice_used(struct sched_entity *se, int min_nr_tasks)
11033 {
11034         u64 slice = sched_slice(cfs_rq_of(se), se);
11035         u64 rtime = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
11036
11037         return (rtime * min_nr_tasks > slice);
11038 }
11039
11040 #define MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE   2
11041 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
11042 {
11043         if (!sched_core_enabled(rq))
11044                 return;
11045
11046         /*
11047          * If runqueue has only one task which used up its slice and
11048          * if the sibling is forced idle, then trigger schedule to
11049          * give forced idle task a chance.
11050          *
11051          * sched_slice() considers only this active rq and it gets the
11052          * whole slice. But during force idle, we have siblings acting
11053          * like a single runqueue and hence we need to consider runnable
11054          * tasks on this CPU and the forced idle CPU. Ideally, we should
11055          * go through the forced idle rq, but that would be a perf hit.
11056          * We can assume that the forced idle CPU has at least
11057          * MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE - 1 tasks and use that to check
11058          * if we need to give up the CPU.
11059          */
11060         if (rq->core->core_forceidle_count && rq->cfs.nr_running == 1 &&
11061             __entity_slice_used(&curr->se, MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE))
11062                 resched_curr(rq);
11063 }
11064
11065 /*
11066  * se_fi_update - Update the cfs_rq->min_vruntime_fi in a CFS hierarchy if needed.
11067  */
11068 static void se_fi_update(struct sched_entity *se, unsigned int fi_seq, bool forceidle)
11069 {
11070         for_each_sched_entity(se) {
11071                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11072
11073                 if (forceidle) {
11074                         if (cfs_rq->forceidle_seq == fi_seq)
11075                                 break;
11076                         cfs_rq->forceidle_seq = fi_seq;
11077                 }
11078
11079                 cfs_rq->min_vruntime_fi = cfs_rq->min_vruntime;
11080         }
11081 }
11082
11083 void task_vruntime_update(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool in_fi)
11084 {
11085         struct sched_entity *se = &p->se;
11086
11087         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
11088                 return;
11089
11090         se_fi_update(se, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11091 }
11092
11093 bool cfs_prio_less(struct task_struct *a, struct task_struct *b, bool in_fi)
11094 {
11095         struct rq *rq = task_rq(a);
11096         struct sched_entity *sea = &a->se;
11097         struct sched_entity *seb = &b->se;
11098         struct cfs_rq *cfs_rqa;
11099         struct cfs_rq *cfs_rqb;
11100         s64 delta;
11101
11102         SCHED_WARN_ON(task_rq(b)->core != rq->core);
11103
11104 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11105         /*
11106          * Find an se in the hierarchy for tasks a and b, such that the se's
11107          * are immediate siblings.
11108          */
11109         while (sea->cfs_rq->tg != seb->cfs_rq->tg) {
11110                 int sea_depth = sea->depth;
11111                 int seb_depth = seb->depth;
11112
11113                 if (sea_depth >= seb_depth)
11114                         sea = parent_entity(sea);
11115                 if (sea_depth <= seb_depth)
11116                         seb = parent_entity(seb);
11117         }
11118
11119         se_fi_update(sea, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11120         se_fi_update(seb, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11121
11122         cfs_rqa = sea->cfs_rq;
11123         cfs_rqb = seb->cfs_rq;
11124 #else
11125         cfs_rqa = &task_rq(a)->cfs;
11126         cfs_rqb = &task_rq(b)->cfs;
11127 #endif
11128
11129         /*
11130          * Find delta after normalizing se's vruntime with its cfs_rq's
11131          * min_vruntime_fi, which would have been updated in prior calls
11132          * to se_fi_update().
11133          */
11134         delta = (s64)(sea->vruntime - seb->vruntime) +
11135                 (s64)(cfs_rqb->min_vruntime_fi - cfs_rqa->min_vruntime_fi);
11136
11137         return delta > 0;
11138 }
11139 #else
11140 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr) {}
11141 #endif
11142
11143 /*
11144  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
11145  *
11146  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
11147  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
11148  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
11149  * parameters.
11150  */
11151 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
11152 {
11153         struct cfs_rq *cfs_rq;
11154         struct sched_entity *se = &curr->se;
11155
11156         for_each_sched_entity(se) {
11157                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11158                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
11159         }
11160
11161         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
11162                 task_tick_numa(rq, curr);
11163
11164         update_misfit_status(curr, rq);
11165         update_overutilized_status(task_rq(curr));
11166
11167         task_tick_core(rq, curr);
11168 }
11169
11170 /*
11171  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
11172  *  - child not yet on the tasklist
11173  *  - preemption disabled
11174  */
11175 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
11176 {
11177         struct cfs_rq *cfs_rq;
11178         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
11179         struct rq *rq = this_rq();
11180         struct rq_flags rf;
11181
11182         rq_lock(rq, &rf);
11183         update_rq_clock(rq);
11184
11185         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
11186         curr = cfs_rq->curr;
11187         if (curr) {
11188                 update_curr(cfs_rq);
11189                 se->vruntime = curr->vruntime;
11190         }
11191         place_entity(cfs_rq, se, 1);
11192
11193         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
11194                 /*
11195                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
11196                  * 'current' within the tree based on its new key value.
11197                  */
11198                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
11199                 resched_curr(rq);
11200         }
11201
11202         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11203         rq_unlock(rq, &rf);
11204 }
11205
11206 /*
11207  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
11208  * the current task.
11209  */
11210 static void
11211 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
11212 {
11213         if (!task_on_rq_queued(p))
11214                 return;
11215
11216         if (rq->cfs.nr_running == 1)
11217                 return;
11218
11219         /*
11220          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
11221          * our priority decreased, or if we are not currently running on
11222          * this runqueue and our priority is higher than the current's
11223          */
11224         if (task_current(rq, p)) {
11225                 if (p->prio > oldprio)
11226                         resched_curr(rq);
11227         } else
11228                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
11229 }
11230
11231 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
11232 {
11233         struct sched_entity *se = &p->se;
11234
11235         /*
11236          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
11237          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
11238          * vruntime.
11239          */
11240         if (p->on_rq)
11241                 return true;
11242
11243         /*
11244          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
11245          * But there are some cases where it has already been normalized:
11246          *
11247          * - A forked child which is waiting for being woken up by
11248          *   wake_up_new_task().
11249          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
11250          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
11251          */
11252         if (!se->sum_exec_runtime ||
11253             (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
11254                 return true;
11255
11256         return false;
11257 }
11258
11259 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11260 /*
11261  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
11262  * visible to the root
11263  */
11264 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11265 {
11266         struct cfs_rq *cfs_rq;
11267
11268         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se));
11269
11270         /* Start to propagate at parent */
11271         se = se->parent;
11272
11273         for_each_sched_entity(se) {
11274                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11275
11276                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq)){
11277                         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
11278                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
11279                         continue;
11280                 }
11281
11282                 if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
11283                         break;
11284         }
11285 }
11286 #else
11287 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
11288 #endif
11289
11290 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11291 {
11292         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11293
11294         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
11295         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
11296         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11297         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11298         propagate_entity_cfs_rq(se);
11299 }
11300
11301 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11302 {
11303         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11304
11305 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11306         /*
11307          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
11308          * class maintain depth value), reset depth properly.
11309          */
11310         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
11311 #endif
11312
11313         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
11314         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
11315         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11316         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11317         propagate_entity_cfs_rq(se);
11318 }
11319
11320 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11321 {
11322         struct sched_entity *se = &p->se;
11323         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11324
11325         if (!vruntime_normalized(p)) {
11326                 /*
11327                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
11328                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
11329                  */
11330                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
11331                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11332         }
11333
11334         detach_entity_cfs_rq(se);
11335 }
11336
11337 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11338 {
11339         struct sched_entity *se = &p->se;
11340         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11341
11342         attach_entity_cfs_rq(se);
11343
11344         if (!vruntime_normalized(p))
11345                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
11346 }
11347
11348 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11349 {
11350         detach_task_cfs_rq(p);
11351 }
11352
11353 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11354 {
11355         attach_task_cfs_rq(p);
11356
11357         if (task_on_rq_queued(p)) {
11358                 /*
11359                  * We were most likely switched from sched_rt, so
11360                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
11361                  * if we can still preempt the current task.
11362                  */
11363                 if (task_current(rq, p))
11364                         resched_curr(rq);
11365                 else
11366                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
11367         }
11368 }
11369
11370 /* Account for a task changing its policy or group.
11371  *
11372  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
11373  * migrates between groups/classes.
11374  */
11375 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
11376 {
11377         struct sched_entity *se = &p->se;
11378
11379 #ifdef CONFIG_SMP
11380         if (task_on_rq_queued(p)) {
11381                 /*
11382                  * Move the next running task to the front of the list, so our
11383                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
11384                  */
11385                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
11386         }
11387 #endif
11388
11389         for_each_sched_entity(se) {
11390                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11391
11392                 set_next_entity(cfs_rq, se);
11393                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
11394                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
11395         }
11396 }
11397
11398 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
11399 {
11400         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
11401         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
11402 #ifndef CONFIG_64BIT
11403         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
11404 #endif
11405 #ifdef CONFIG_SMP
11406         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
11407 #endif
11408 }
11409
11410 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11411 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
11412 {
11413         struct sched_entity *se = &p->se;
11414
11415         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11416         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
11417 }
11418
11419 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
11420 {
11421         detach_task_cfs_rq(p);
11422         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11423
11424 #ifdef CONFIG_SMP
11425         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
11426         p->se.avg.last_update_time = 0;
11427 #endif
11428         attach_task_cfs_rq(p);
11429 }
11430
11431 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
11432 {
11433         switch (type) {
11434         case TASK_SET_GROUP:
11435                 task_set_group_fair(p);
11436                 break;
11437
11438         case TASK_MOVE_GROUP:
11439                 task_move_group_fair(p);
11440                 break;
11441         }
11442 }
11443
11444 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11445 {
11446         int i;
11447
11448         for_each_possible_cpu(i) {
11449                 if (tg->cfs_rq)
11450                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
11451                 if (tg->se)
11452                         kfree(tg->se[i]);
11453         }
11454
11455         kfree(tg->cfs_rq);
11456         kfree(tg->se);
11457 }
11458
11459 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11460 {
11461         struct sched_entity *se;
11462         struct cfs_rq *cfs_rq;
11463         int i;
11464
11465         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
11466         if (!tg->cfs_rq)
11467                 goto err;
11468         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
11469         if (!tg->se)
11470                 goto err;
11471
11472         tg->shares = NICE_0_LOAD;
11473
11474         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11475
11476         for_each_possible_cpu(i) {
11477                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
11478                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11479                 if (!cfs_rq)
11480                         goto err;
11481
11482                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity_stats),
11483                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11484                 if (!se)
11485                         goto err_free_rq;
11486
11487                 init_cfs_rq(cfs_rq);
11488                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
11489                 init_entity_runnable_average(se);
11490         }
11491
11492         return 1;
11493
11494 err_free_rq:
11495         kfree(cfs_rq);
11496 err:
11497         return 0;
11498 }
11499
11500 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11501 {
11502         struct sched_entity *se;
11503         struct rq_flags rf;
11504         struct rq *rq;
11505         int i;
11506
11507         for_each_possible_cpu(i) {
11508                 rq = cpu_rq(i);
11509                 se = tg->se[i];
11510                 rq_lock_irq(rq, &rf);
11511                 update_rq_clock(rq);
11512                 attach_entity_cfs_rq(se);
11513                 sync_throttle(tg, i);
11514                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
11515         }
11516 }
11517
11518 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11519 {
11520         unsigned long flags;
11521         struct rq *rq;
11522         int cpu;
11523
11524         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11525
11526         for_each_possible_cpu(cpu) {
11527                 if (tg->se[cpu])
11528                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
11529
11530                 /*
11531                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
11532                  * check on_list without danger of it being re-added.
11533                  */
11534                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
11535                         continue;
11536
11537                 rq = cpu_rq(cpu);
11538
11539                 raw_spin_rq_lock_irqsave(rq, flags);
11540                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
11541                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(rq, flags);
11542         }
11543 }
11544
11545 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
11546                         struct sched_entity *se, int cpu,
11547                         struct sched_entity *parent)
11548 {
11549         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11550
11551         cfs_rq->tg = tg;
11552         cfs_rq->rq = rq;
11553         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
11554
11555         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
11556         tg->se[cpu] = se;
11557
11558         /* se could be NULL for root_task_group */
11559         if (!se)
11560                 return;
11561
11562         if (!parent) {
11563                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
11564                 se->depth = 0;
11565         } else {
11566                 se->cfs_rq = parent->my_q;
11567                 se->depth = parent->depth + 1;
11568         }
11569
11570         se->my_q = cfs_rq;
11571         /* guarantee group entities always have weight */
11572         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
11573         se->parent = parent;
11574 }
11575
11576 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
11577
11578 static int __sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11579 {
11580         int i;
11581
11582         lockdep_assert_held(&shares_mutex);
11583
11584         /*
11585          * We can't change the weight of the root cgroup.
11586          */
11587         if (!tg->se[0])
11588                 return -EINVAL;
11589
11590         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
11591
11592         if (tg->shares == shares)
11593                 return 0;
11594
11595         tg->shares = shares;
11596         for_each_possible_cpu(i) {
11597                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11598                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11599                 struct rq_flags rf;
11600
11601                 /* Propagate contribution to hierarchy */
11602                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11603                 update_rq_clock(rq);
11604                 for_each_sched_entity(se) {
11605                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
11606                         update_cfs_group(se);
11607                 }
11608                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11609         }
11610
11611         return 0;
11612 }
11613
11614 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11615 {
11616         int ret;
11617
11618         mutex_lock(&shares_mutex);
11619         if (tg_is_idle(tg))
11620                 ret = -EINVAL;
11621         else
11622                 ret = __sched_group_set_shares(tg, shares);
11623         mutex_unlock(&shares_mutex);
11624
11625         return ret;
11626 }
11627
11628 int sched_group_set_idle(struct task_group *tg, long idle)
11629 {
11630         int i;
11631
11632         if (tg == &root_task_group)
11633                 return -EINVAL;
11634
11635         if (idle < 0 || idle > 1)
11636                 return -EINVAL;
11637
11638         mutex_lock(&shares_mutex);
11639
11640         if (tg->idle == idle) {
11641                 mutex_unlock(&shares_mutex);
11642                 return 0;
11643         }
11644
11645         tg->idle = idle;
11646
11647         for_each_possible_cpu(i) {
11648                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11649                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11650                 struct cfs_rq *parent_cfs_rq, *grp_cfs_rq = tg->cfs_rq[i];
11651                 bool was_idle = cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq);
11652                 long idle_task_delta;
11653                 struct rq_flags rf;
11654
11655                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11656
11657                 grp_cfs_rq->idle = idle;
11658                 if (WARN_ON_ONCE(was_idle == cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq)))
11659                         goto next_cpu;
11660
11661                 if (se->on_rq) {
11662                         parent_cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11663                         if (cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
11664                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running++;
11665                         else
11666                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running--;
11667                 }
11668
11669                 idle_task_delta = grp_cfs_rq->h_nr_running -
11670                                   grp_cfs_rq->idle_h_nr_running;
11671                 if (!cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
11672                         idle_task_delta *= -1;
11673
11674                 for_each_sched_entity(se) {
11675                         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11676
11677                         if (!se->on_rq)
11678                                 break;
11679
11680                         cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
11681
11682                         /* Already accounted at parent level and above. */
11683                         if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
11684                                 break;
11685                 }
11686
11687 next_cpu:
11688                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11689         }
11690
11691         /* Idle groups have minimum weight. */
11692         if (tg_is_idle(tg))
11693                 __sched_group_set_shares(tg, scale_load(WEIGHT_IDLEPRIO));
11694         else
11695                 __sched_group_set_shares(tg, NICE_0_LOAD);
11696
11697         mutex_unlock(&shares_mutex);
11698         return 0;
11699 }
11700
11701 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11702
11703 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11704
11705 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11706 {
11707         return 1;
11708 }
11709
11710 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11711
11712 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11713
11714 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11715
11716
11717 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
11718 {
11719         struct sched_entity *se = &task->se;
11720         unsigned int rr_interval = 0;
11721
11722         /*
11723          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
11724          * idle runqueue:
11725          */
11726         if (rq->cfs.load.weight)
11727                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
11728
11729         return rr_interval;
11730 }
11731
11732 /*
11733  * All the scheduling class methods:
11734  */
11735 DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
11736
11737         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
11738         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
11739         .yield_task             = yield_task_fair,
11740         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
11741
11742         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
11743
11744         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
11745         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
11746         .set_next_task          = set_next_task_fair,
11747
11748 #ifdef CONFIG_SMP
11749         .balance                = balance_fair,
11750         .pick_task              = pick_task_fair,
11751         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
11752         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
11753
11754         .rq_online              = rq_online_fair,
11755         .rq_offline             = rq_offline_fair,
11756
11757         .task_dead              = task_dead_fair,
11758         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
11759 #endif
11760
11761         .task_tick              = task_tick_fair,
11762         .task_fork              = task_fork_fair,
11763
11764         .prio_changed           = prio_changed_fair,
11765         .switched_from          = switched_from_fair,
11766         .switched_to            = switched_to_fair,
11767
11768         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
11769
11770         .update_curr            = update_curr_fair,
11771
11772 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11773         .task_change_group      = task_change_group_fair,
11774 #endif
11775
11776 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
11777         .uclamp_enabled         = 1,
11778 #endif
11779 };
11780
11781 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
11782 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
11783 {
11784         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
11785
11786         rcu_read_lock();
11787         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
11788                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
11789         rcu_read_unlock();
11790 }
11791
11792 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
11793 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
11794 {
11795         int node;
11796         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
11797         struct numa_group *ng;
11798
11799         rcu_read_lock();
11800         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
11801         for_each_online_node(node) {
11802                 if (p->numa_faults) {
11803                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
11804                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11805                 }
11806                 if (ng) {
11807                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
11808                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11809                 }
11810                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
11811         }
11812         rcu_read_unlock();
11813 }
11814 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
11815 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
11816
11817 __init void init_sched_fair_class(void)
11818 {
11819 #ifdef CONFIG_SMP
11820         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
11821
11822 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
11823         nohz.next_balance = jiffies;
11824         nohz.next_blocked = jiffies;
11825         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
11826 #endif
11827 #endif /* SMP */
11828
11829 }
11830
11831 /*
11832  * Helper functions to facilitate extracting info from tracepoints.
11833  */
11834
11835 const struct sched_avg *sched_trace_cfs_rq_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
11836 {
11837 #ifdef CONFIG_SMP
11838         return cfs_rq ? &cfs_rq->avg : NULL;
11839 #else
11840         return NULL;
11841 #endif
11842 }
11843 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_avg);
11844
11845 char *sched_trace_cfs_rq_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *str, int len)
11846 {
11847         if (!cfs_rq) {
11848                 if (str)
11849                         strlcpy(str, "(null)", len);
11850                 else
11851                         return NULL;
11852         }
11853
11854         cfs_rq_tg_path(cfs_rq, str, len);
11855         return str;
11856 }
11857 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_path);
11858
11859 int sched_trace_cfs_rq_cpu(struct cfs_rq *cfs_rq)
11860 {
11861         return cfs_rq ? cpu_of(rq_of(cfs_rq)) : -1;
11862 }
11863 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_cpu);
11864
11865 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_rt(struct rq *rq)
11866 {
11867 #ifdef CONFIG_SMP
11868         return rq ? &rq->avg_rt : NULL;
11869 #else
11870         return NULL;
11871 #endif
11872 }
11873 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_rt);
11874
11875 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_dl(struct rq *rq)
11876 {
11877 #ifdef CONFIG_SMP
11878         return rq ? &rq->avg_dl : NULL;
11879 #else
11880         return NULL;
11881 #endif
11882 }
11883 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_dl);
11884
11885 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_irq(struct rq *rq)
11886 {
11887 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ)
11888         return rq ? &rq->avg_irq : NULL;
11889 #else
11890         return NULL;
11891 #endif
11892 }
11893 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_irq);
11894
11895 int sched_trace_rq_cpu(struct rq *rq)
11896 {
11897         return rq ? cpu_of(rq) : -1;
11898 }
11899 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu);
11900
11901 int sched_trace_rq_cpu_capacity(struct rq *rq)
11902 {
11903         return rq ?
11904 #ifdef CONFIG_SMP
11905                 rq->cpu_capacity
11906 #else
11907                 SCHED_CAPACITY_SCALE
11908 #endif
11909                 : -1;
11910 }
11911 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu_capacity);
11912
11913 const struct cpumask *sched_trace_rd_span(struct root_domain *rd)
11914 {
11915 #ifdef CONFIG_SMP
11916         return rd ? rd->span : NULL;
11917 #else
11918         return NULL;
11919 #endif
11920 }
11921 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rd_span);
11922
11923 int sched_trace_rq_nr_running(struct rq *rq)
11924 {
11925         return rq ? rq->nr_running : -1;
11926 }
11927 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_nr_running);