Merge tag 'x86-cleanups-2024-03-11' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include <linux/energy_model.h>
24 #include <linux/mmap_lock.h>
25 #include <linux/hugetlb_inline.h>
26 #include <linux/jiffies.h>
27 #include <linux/mm_api.h>
28 #include <linux/highmem.h>
29 #include <linux/spinlock_api.h>
30 #include <linux/cpumask_api.h>
31 #include <linux/lockdep_api.h>
32 #include <linux/softirq.h>
33 #include <linux/refcount_api.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/sched/clock.h>
36 #include <linux/sched/cond_resched.h>
37 #include <linux/sched/cputime.h>
38 #include <linux/sched/isolation.h>
39 #include <linux/sched/nohz.h>
40
41 #include <linux/cpuidle.h>
42 #include <linux/interrupt.h>
43 #include <linux/memory-tiers.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/mutex_api.h>
46 #include <linux/profile.h>
47 #include <linux/psi.h>
48 #include <linux/ratelimit.h>
49 #include <linux/task_work.h>
50 #include <linux/rbtree_augmented.h>
51
52 #include <asm/switch_to.h>
53
54 #include "sched.h"
55 #include "stats.h"
56 #include "autogroup.h"
57
58 /*
59  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
60  *
61  * Options are:
62  *
63  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
64  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
65  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
66  *
67  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
70
71 /*
72  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
73  *
74  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
75  */
76 unsigned int sysctl_sched_base_slice                    = 750000ULL;
77 static unsigned int normalized_sysctl_sched_base_slice  = 750000ULL;
78
79 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
80
81 int sched_thermal_decay_shift;
82 static int __init setup_sched_thermal_decay_shift(char *str)
83 {
84         int _shift = 0;
85
86         if (kstrtoint(str, 0, &_shift))
87                 pr_warn("Unable to set scheduler thermal pressure decay shift parameter\n");
88
89         sched_thermal_decay_shift = clamp(_shift, 0, 10);
90         return 1;
91 }
92 __setup("sched_thermal_decay_shift=", setup_sched_thermal_decay_shift);
93
94 #ifdef CONFIG_SMP
95 /*
96  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
97  */
98 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
99 {
100         return -cpu;
101 }
102
103 /*
104  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity.
105  *
106  * (default: ~20%)
107  */
108 #define fits_capacity(cap, max) ((cap) * 1280 < (max) * 1024)
109
110 /*
111  * The margin used when comparing CPU capacities.
112  * is 'cap1' noticeably greater than 'cap2'
113  *
114  * (default: ~5%)
115  */
116 #define capacity_greater(cap1, cap2) ((cap1) * 1024 > (cap2) * 1078)
117 #endif
118
119 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
120 /*
121  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
122  * each time a cfs_rq requests quota.
123  *
124  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
125  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
126  * we will always only issue the remaining available time.
127  *
128  * (default: 5 msec, units: microseconds)
129  */
130 static unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice            = 5000UL;
131 #endif
132
133 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
134 /* Restrict the NUMA promotion throughput (MB/s) for each target node. */
135 static unsigned int sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit = 65536;
136 #endif
137
138 #ifdef CONFIG_SYSCTL
139 static struct ctl_table sched_fair_sysctls[] = {
140 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
141         {
142                 .procname       = "sched_cfs_bandwidth_slice_us",
143                 .data           = &sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice,
144                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
145                 .mode           = 0644,
146                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
147                 .extra1         = SYSCTL_ONE,
148         },
149 #endif
150 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
151         {
152                 .procname       = "numa_balancing_promote_rate_limit_MBps",
153                 .data           = &sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit,
154                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
155                 .mode           = 0644,
156                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
157                 .extra1         = SYSCTL_ZERO,
158         },
159 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
160         {}
161 };
162
163 static int __init sched_fair_sysctl_init(void)
164 {
165         register_sysctl_init("kernel", sched_fair_sysctls);
166         return 0;
167 }
168 late_initcall(sched_fair_sysctl_init);
169 #endif
170
171 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
172 {
173         lw->weight += inc;
174         lw->inv_weight = 0;
175 }
176
177 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
178 {
179         lw->weight -= dec;
180         lw->inv_weight = 0;
181 }
182
183 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
184 {
185         lw->weight = w;
186         lw->inv_weight = 0;
187 }
188
189 /*
190  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
191  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
192  * to users decreases. But the relationship is not linear,
193  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
194  * number of CPUs.
195  *
196  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
197  */
198 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
199 {
200         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
201         unsigned int factor;
202
203         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
204         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
205                 factor = 1;
206                 break;
207         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
208                 factor = cpus;
209                 break;
210         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
211         default:
212                 factor = 1 + ilog2(cpus);
213                 break;
214         }
215
216         return factor;
217 }
218
219 static void update_sysctl(void)
220 {
221         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
222
223 #define SET_SYSCTL(name) \
224         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
225         SET_SYSCTL(sched_base_slice);
226 #undef SET_SYSCTL
227 }
228
229 void __init sched_init_granularity(void)
230 {
231         update_sysctl();
232 }
233
234 #define WMULT_CONST     (~0U)
235 #define WMULT_SHIFT     32
236
237 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
238 {
239         unsigned long w;
240
241         if (likely(lw->inv_weight))
242                 return;
243
244         w = scale_load_down(lw->weight);
245
246         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
247                 lw->inv_weight = 1;
248         else if (unlikely(!w))
249                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
250         else
251                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
252 }
253
254 /*
255  * delta_exec * weight / lw.weight
256  *   OR
257  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
258  *
259  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
260  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
261  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
262  *
263  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
264  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
265  */
266 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
267 {
268         u64 fact = scale_load_down(weight);
269         u32 fact_hi = (u32)(fact >> 32);
270         int shift = WMULT_SHIFT;
271         int fs;
272
273         __update_inv_weight(lw);
274
275         if (unlikely(fact_hi)) {
276                 fs = fls(fact_hi);
277                 shift -= fs;
278                 fact >>= fs;
279         }
280
281         fact = mul_u32_u32(fact, lw->inv_weight);
282
283         fact_hi = (u32)(fact >> 32);
284         if (fact_hi) {
285                 fs = fls(fact_hi);
286                 shift -= fs;
287                 fact >>= fs;
288         }
289
290         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
291 }
292
293 /*
294  * delta /= w
295  */
296 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
297 {
298         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
299                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
300
301         return delta;
302 }
303
304 const struct sched_class fair_sched_class;
305
306 /**************************************************************
307  * CFS operations on generic schedulable entities:
308  */
309
310 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
311
312 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
313 #define for_each_sched_entity(se) \
314                 for (; se; se = se->parent)
315
316 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
317 {
318         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
319         int cpu = cpu_of(rq);
320
321         if (cfs_rq->on_list)
322                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
323
324         cfs_rq->on_list = 1;
325
326         /*
327          * Ensure we either appear before our parent (if already
328          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
329          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
330          * reduces this to two cases and a special case for the root
331          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
332          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
333          * to a tree or when we reach the top of the tree
334          */
335         if (cfs_rq->tg->parent &&
336             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
337                 /*
338                  * If parent is already on the list, we add the child
339                  * just before. Thanks to circular linked property of
340                  * the list, this means to put the child at the tail
341                  * of the list that starts by parent.
342                  */
343                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
344                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
345                 /*
346                  * The branch is now connected to its tree so we can
347                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
348                  * list.
349                  */
350                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
351                 return true;
352         }
353
354         if (!cfs_rq->tg->parent) {
355                 /*
356                  * cfs rq without parent should be put
357                  * at the tail of the list.
358                  */
359                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
360                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
361                 /*
362                  * We have reach the top of a tree so we can reset
363                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
364                  */
365                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
366                 return true;
367         }
368
369         /*
370          * The parent has not already been added so we want to
371          * make sure that it will be put after us.
372          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
373          * where we will add parent.
374          */
375         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
376         /*
377          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
378          * of the branch
379          */
380         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
381         return false;
382 }
383
384 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
385 {
386         if (cfs_rq->on_list) {
387                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
388
389                 /*
390                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
391                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
392                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
393                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
394                  * at the end of the enqueue.
395                  */
396                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
397                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
398
399                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
400                 cfs_rq->on_list = 0;
401         }
402 }
403
404 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
405 {
406         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
407 }
408
409 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
410 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
411         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
412                                  leaf_cfs_rq_list)
413
414 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
415 static inline struct cfs_rq *
416 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
417 {
418         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
419                 return se->cfs_rq;
420
421         return NULL;
422 }
423
424 static inline struct sched_entity *parent_entity(const struct sched_entity *se)
425 {
426         return se->parent;
427 }
428
429 static void
430 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
431 {
432         int se_depth, pse_depth;
433
434         /*
435          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
436          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
437          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
438          * parent.
439          */
440
441         /* First walk up until both entities are at same depth */
442         se_depth = (*se)->depth;
443         pse_depth = (*pse)->depth;
444
445         while (se_depth > pse_depth) {
446                 se_depth--;
447                 *se = parent_entity(*se);
448         }
449
450         while (pse_depth > se_depth) {
451                 pse_depth--;
452                 *pse = parent_entity(*pse);
453         }
454
455         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
456                 *se = parent_entity(*se);
457                 *pse = parent_entity(*pse);
458         }
459 }
460
461 static int tg_is_idle(struct task_group *tg)
462 {
463         return tg->idle > 0;
464 }
465
466 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
467 {
468         return cfs_rq->idle > 0;
469 }
470
471 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
472 {
473         if (entity_is_task(se))
474                 return task_has_idle_policy(task_of(se));
475         return cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se));
476 }
477
478 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
479
480 #define for_each_sched_entity(se) \
481                 for (; se; se = NULL)
482
483 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
484 {
485         return true;
486 }
487
488 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
489 {
490 }
491
492 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
493 {
494 }
495
496 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
497                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
498
499 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
500 {
501         return NULL;
502 }
503
504 static inline void
505 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
506 {
507 }
508
509 static inline int tg_is_idle(struct task_group *tg)
510 {
511         return 0;
512 }
513
514 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
515 {
516         return 0;
517 }
518
519 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
520 {
521         return 0;
522 }
523
524 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
525
526 static __always_inline
527 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
528
529 /**************************************************************
530  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
531  */
532
533 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
534 {
535         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
536         if (delta > 0)
537                 max_vruntime = vruntime;
538
539         return max_vruntime;
540 }
541
542 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
543 {
544         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
545         if (delta < 0)
546                 min_vruntime = vruntime;
547
548         return min_vruntime;
549 }
550
551 static inline bool entity_before(const struct sched_entity *a,
552                                  const struct sched_entity *b)
553 {
554         /*
555          * Tiebreak on vruntime seems unnecessary since it can
556          * hardly happen.
557          */
558         return (s64)(a->deadline - b->deadline) < 0;
559 }
560
561 static inline s64 entity_key(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
562 {
563         return (s64)(se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime);
564 }
565
566 #define __node_2_se(node) \
567         rb_entry((node), struct sched_entity, run_node)
568
569 /*
570  * Compute virtual time from the per-task service numbers:
571  *
572  * Fair schedulers conserve lag:
573  *
574  *   \Sum lag_i = 0
575  *
576  * Where lag_i is given by:
577  *
578  *   lag_i = S - s_i = w_i * (V - v_i)
579  *
580  * Where S is the ideal service time and V is it's virtual time counterpart.
581  * Therefore:
582  *
583  *   \Sum lag_i = 0
584  *   \Sum w_i * (V - v_i) = 0
585  *   \Sum w_i * V - w_i * v_i = 0
586  *
587  * From which we can solve an expression for V in v_i (which we have in
588  * se->vruntime):
589  *
590  *       \Sum v_i * w_i   \Sum v_i * w_i
591  *   V = -------------- = --------------
592  *          \Sum w_i            W
593  *
594  * Specifically, this is the weighted average of all entity virtual runtimes.
595  *
596  * [[ NOTE: this is only equal to the ideal scheduler under the condition
597  *          that join/leave operations happen at lag_i = 0, otherwise the
598  *          virtual time has non-continguous motion equivalent to:
599  *
600  *            V +-= lag_i / W
601  *
602  *          Also see the comment in place_entity() that deals with this. ]]
603  *
604  * However, since v_i is u64, and the multiplcation could easily overflow
605  * transform it into a relative form that uses smaller quantities:
606  *
607  * Substitute: v_i == (v_i - v0) + v0
608  *
609  *     \Sum ((v_i - v0) + v0) * w_i   \Sum (v_i - v0) * w_i
610  * V = ---------------------------- = --------------------- + v0
611  *                  W                            W
612  *
613  * Which we track using:
614  *
615  *                    v0 := cfs_rq->min_vruntime
616  * \Sum (v_i - v0) * w_i := cfs_rq->avg_vruntime
617  *              \Sum w_i := cfs_rq->avg_load
618  *
619  * Since min_vruntime is a monotonic increasing variable that closely tracks
620  * the per-task service, these deltas: (v_i - v), will be in the order of the
621  * maximal (virtual) lag induced in the system due to quantisation.
622  *
623  * Also, we use scale_load_down() to reduce the size.
624  *
625  * As measured, the max (key * weight) value was ~44 bits for a kernel build.
626  */
627 static void
628 avg_vruntime_add(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
629 {
630         unsigned long weight = scale_load_down(se->load.weight);
631         s64 key = entity_key(cfs_rq, se);
632
633         cfs_rq->avg_vruntime += key * weight;
634         cfs_rq->avg_load += weight;
635 }
636
637 static void
638 avg_vruntime_sub(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
639 {
640         unsigned long weight = scale_load_down(se->load.weight);
641         s64 key = entity_key(cfs_rq, se);
642
643         cfs_rq->avg_vruntime -= key * weight;
644         cfs_rq->avg_load -= weight;
645 }
646
647 static inline
648 void avg_vruntime_update(struct cfs_rq *cfs_rq, s64 delta)
649 {
650         /*
651          * v' = v + d ==> avg_vruntime' = avg_runtime - d*avg_load
652          */
653         cfs_rq->avg_vruntime -= cfs_rq->avg_load * delta;
654 }
655
656 /*
657  * Specifically: avg_runtime() + 0 must result in entity_eligible() := true
658  * For this to be so, the result of this function must have a left bias.
659  */
660 u64 avg_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
661 {
662         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
663         s64 avg = cfs_rq->avg_vruntime;
664         long load = cfs_rq->avg_load;
665
666         if (curr && curr->on_rq) {
667                 unsigned long weight = scale_load_down(curr->load.weight);
668
669                 avg += entity_key(cfs_rq, curr) * weight;
670                 load += weight;
671         }
672
673         if (load) {
674                 /* sign flips effective floor / ceil */
675                 if (avg < 0)
676                         avg -= (load - 1);
677                 avg = div_s64(avg, load);
678         }
679
680         return cfs_rq->min_vruntime + avg;
681 }
682
683 /*
684  * lag_i = S - s_i = w_i * (V - v_i)
685  *
686  * However, since V is approximated by the weighted average of all entities it
687  * is possible -- by addition/removal/reweight to the tree -- to move V around
688  * and end up with a larger lag than we started with.
689  *
690  * Limit this to either double the slice length with a minimum of TICK_NSEC
691  * since that is the timing granularity.
692  *
693  * EEVDF gives the following limit for a steady state system:
694  *
695  *   -r_max < lag < max(r_max, q)
696  *
697  * XXX could add max_slice to the augmented data to track this.
698  */
699 static void update_entity_lag(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
700 {
701         s64 lag, limit;
702
703         SCHED_WARN_ON(!se->on_rq);
704         lag = avg_vruntime(cfs_rq) - se->vruntime;
705
706         limit = calc_delta_fair(max_t(u64, 2*se->slice, TICK_NSEC), se);
707         se->vlag = clamp(lag, -limit, limit);
708 }
709
710 /*
711  * Entity is eligible once it received less service than it ought to have,
712  * eg. lag >= 0.
713  *
714  * lag_i = S - s_i = w_i*(V - v_i)
715  *
716  * lag_i >= 0 -> V >= v_i
717  *
718  *     \Sum (v_i - v)*w_i
719  * V = ------------------ + v
720  *          \Sum w_i
721  *
722  * lag_i >= 0 -> \Sum (v_i - v)*w_i >= (v_i - v)*(\Sum w_i)
723  *
724  * Note: using 'avg_vruntime() > se->vruntime' is inacurate due
725  *       to the loss in precision caused by the division.
726  */
727 static int vruntime_eligible(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 vruntime)
728 {
729         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
730         s64 avg = cfs_rq->avg_vruntime;
731         long load = cfs_rq->avg_load;
732
733         if (curr && curr->on_rq) {
734                 unsigned long weight = scale_load_down(curr->load.weight);
735
736                 avg += entity_key(cfs_rq, curr) * weight;
737                 load += weight;
738         }
739
740         return avg >= (s64)(vruntime - cfs_rq->min_vruntime) * load;
741 }
742
743 int entity_eligible(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
744 {
745         return vruntime_eligible(cfs_rq, se->vruntime);
746 }
747
748 static u64 __update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 vruntime)
749 {
750         u64 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
751         /*
752          * open coded max_vruntime() to allow updating avg_vruntime
753          */
754         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
755         if (delta > 0) {
756                 avg_vruntime_update(cfs_rq, delta);
757                 min_vruntime = vruntime;
758         }
759         return min_vruntime;
760 }
761
762 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
763 {
764         struct sched_entity *se = __pick_root_entity(cfs_rq);
765         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
766         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
767
768         if (curr) {
769                 if (curr->on_rq)
770                         vruntime = curr->vruntime;
771                 else
772                         curr = NULL;
773         }
774
775         if (se) {
776                 if (!curr)
777                         vruntime = se->min_vruntime;
778                 else
779                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->min_vruntime);
780         }
781
782         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
783         u64_u32_store(cfs_rq->min_vruntime,
784                       __update_min_vruntime(cfs_rq, vruntime));
785 }
786
787 static inline bool __entity_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
788 {
789         return entity_before(__node_2_se(a), __node_2_se(b));
790 }
791
792 #define vruntime_gt(field, lse, rse) ({ (s64)((lse)->field - (rse)->field) > 0; })
793
794 static inline void __min_vruntime_update(struct sched_entity *se, struct rb_node *node)
795 {
796         if (node) {
797                 struct sched_entity *rse = __node_2_se(node);
798                 if (vruntime_gt(min_vruntime, se, rse))
799                         se->min_vruntime = rse->min_vruntime;
800         }
801 }
802
803 /*
804  * se->min_vruntime = min(se->vruntime, {left,right}->min_vruntime)
805  */
806 static inline bool min_vruntime_update(struct sched_entity *se, bool exit)
807 {
808         u64 old_min_vruntime = se->min_vruntime;
809         struct rb_node *node = &se->run_node;
810
811         se->min_vruntime = se->vruntime;
812         __min_vruntime_update(se, node->rb_right);
813         __min_vruntime_update(se, node->rb_left);
814
815         return se->min_vruntime == old_min_vruntime;
816 }
817
818 RB_DECLARE_CALLBACKS(static, min_vruntime_cb, struct sched_entity,
819                      run_node, min_vruntime, min_vruntime_update);
820
821 /*
822  * Enqueue an entity into the rb-tree:
823  */
824 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
825 {
826         avg_vruntime_add(cfs_rq, se);
827         se->min_vruntime = se->vruntime;
828         rb_add_augmented_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline,
829                                 __entity_less, &min_vruntime_cb);
830 }
831
832 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
833 {
834         rb_erase_augmented_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline,
835                                   &min_vruntime_cb);
836         avg_vruntime_sub(cfs_rq, se);
837 }
838
839 struct sched_entity *__pick_root_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
840 {
841         struct rb_node *root = cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
842
843         if (!root)
844                 return NULL;
845
846         return __node_2_se(root);
847 }
848
849 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
850 {
851         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
852
853         if (!left)
854                 return NULL;
855
856         return __node_2_se(left);
857 }
858
859 /*
860  * Earliest Eligible Virtual Deadline First
861  *
862  * In order to provide latency guarantees for different request sizes
863  * EEVDF selects the best runnable task from two criteria:
864  *
865  *  1) the task must be eligible (must be owed service)
866  *
867  *  2) from those tasks that meet 1), we select the one
868  *     with the earliest virtual deadline.
869  *
870  * We can do this in O(log n) time due to an augmented RB-tree. The
871  * tree keeps the entries sorted on deadline, but also functions as a
872  * heap based on the vruntime by keeping:
873  *
874  *  se->min_vruntime = min(se->vruntime, se->{left,right}->min_vruntime)
875  *
876  * Which allows tree pruning through eligibility.
877  */
878 static struct sched_entity *pick_eevdf(struct cfs_rq *cfs_rq)
879 {
880         struct rb_node *node = cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
881         struct sched_entity *se = __pick_first_entity(cfs_rq);
882         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
883         struct sched_entity *best = NULL;
884
885         /*
886          * We can safely skip eligibility check if there is only one entity
887          * in this cfs_rq, saving some cycles.
888          */
889         if (cfs_rq->nr_running == 1)
890                 return curr && curr->on_rq ? curr : se;
891
892         if (curr && (!curr->on_rq || !entity_eligible(cfs_rq, curr)))
893                 curr = NULL;
894
895         /*
896          * Once selected, run a task until it either becomes non-eligible or
897          * until it gets a new slice. See the HACK in set_next_entity().
898          */
899         if (sched_feat(RUN_TO_PARITY) && curr && curr->vlag == curr->deadline)
900                 return curr;
901
902         /* Pick the leftmost entity if it's eligible */
903         if (se && entity_eligible(cfs_rq, se)) {
904                 best = se;
905                 goto found;
906         }
907
908         /* Heap search for the EEVD entity */
909         while (node) {
910                 struct rb_node *left = node->rb_left;
911
912                 /*
913                  * Eligible entities in left subtree are always better
914                  * choices, since they have earlier deadlines.
915                  */
916                 if (left && vruntime_eligible(cfs_rq,
917                                         __node_2_se(left)->min_vruntime)) {
918                         node = left;
919                         continue;
920                 }
921
922                 se = __node_2_se(node);
923
924                 /*
925                  * The left subtree either is empty or has no eligible
926                  * entity, so check the current node since it is the one
927                  * with earliest deadline that might be eligible.
928                  */
929                 if (entity_eligible(cfs_rq, se)) {
930                         best = se;
931                         break;
932                 }
933
934                 node = node->rb_right;
935         }
936 found:
937         if (!best || (curr && entity_before(curr, best)))
938                 best = curr;
939
940         return best;
941 }
942
943 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
944 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
945 {
946         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
947
948         if (!last)
949                 return NULL;
950
951         return __node_2_se(last);
952 }
953
954 /**************************************************************
955  * Scheduling class statistics methods:
956  */
957 #ifdef CONFIG_SMP
958 int sched_update_scaling(void)
959 {
960         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
961
962 #define WRT_SYSCTL(name) \
963         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
964         WRT_SYSCTL(sched_base_slice);
965 #undef WRT_SYSCTL
966
967         return 0;
968 }
969 #endif
970 #endif
971
972 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se);
973
974 /*
975  * XXX: strictly: vd_i += N*r_i/w_i such that: vd_i > ve_i
976  * this is probably good enough.
977  */
978 static void update_deadline(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
979 {
980         if ((s64)(se->vruntime - se->deadline) < 0)
981                 return;
982
983         /*
984          * For EEVDF the virtual time slope is determined by w_i (iow.
985          * nice) while the request time r_i is determined by
986          * sysctl_sched_base_slice.
987          */
988         se->slice = sysctl_sched_base_slice;
989
990         /*
991          * EEVDF: vd_i = ve_i + r_i / w_i
992          */
993         se->deadline = se->vruntime + calc_delta_fair(se->slice, se);
994
995         /*
996          * The task has consumed its request, reschedule.
997          */
998         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
999                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
1000                 clear_buddies(cfs_rq, se);
1001         }
1002 }
1003
1004 #include "pelt.h"
1005 #ifdef CONFIG_SMP
1006
1007 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
1008 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
1009 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1010
1011 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
1012 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
1013 {
1014         struct sched_avg *sa = &se->avg;
1015
1016         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
1017
1018         /*
1019          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
1020          * they get a chance to stabilize to their real load level.
1021          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
1022          * nothing has been attached to the task group yet.
1023          */
1024         if (entity_is_task(se))
1025                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
1026
1027         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
1028 }
1029
1030 /*
1031  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
1032  * based on the cfs_rq's current util_avg:
1033  *
1034  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
1035  *
1036  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
1037  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
1038  * as when the series is a harmonic series.
1039  *
1040  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
1041  * only 1/2 of the left utilization budget:
1042  *
1043  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
1044  *
1045  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
1046  *
1047  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
1048  * the beginning would be like:
1049  *
1050  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
1051  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
1052  *
1053  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
1054  * if util_avg > util_avg_cap.
1055  */
1056 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
1057 {
1058         struct sched_entity *se = &p->se;
1059         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1060         struct sched_avg *sa = &se->avg;
1061         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
1062         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
1063
1064         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
1065                 /*
1066                  * For !fair tasks do:
1067                  *
1068                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
1069                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
1070                 switched_from_fair(rq, p);
1071                  *
1072                  * such that the next switched_to_fair() has the
1073                  * expected state.
1074                  */
1075                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
1076                 return;
1077         }
1078
1079         if (cap > 0) {
1080                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
1081                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
1082                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
1083
1084                         if (sa->util_avg > cap)
1085                                 sa->util_avg = cap;
1086                 } else {
1087                         sa->util_avg = cap;
1088                 }
1089         }
1090
1091         sa->runnable_avg = sa->util_avg;
1092 }
1093
1094 #else /* !CONFIG_SMP */
1095 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
1096 {
1097 }
1098 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
1099 {
1100 }
1101 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
1102 {
1103 }
1104 #endif /* CONFIG_SMP */
1105
1106 static s64 update_curr_se(struct rq *rq, struct sched_entity *curr)
1107 {
1108         u64 now = rq_clock_task(rq);
1109         s64 delta_exec;
1110
1111         delta_exec = now - curr->exec_start;
1112         if (unlikely(delta_exec <= 0))
1113                 return delta_exec;
1114
1115         curr->exec_start = now;
1116         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
1117
1118         if (schedstat_enabled()) {
1119                 struct sched_statistics *stats;
1120
1121                 stats = __schedstats_from_se(curr);
1122                 __schedstat_set(stats->exec_max,
1123                                 max(delta_exec, stats->exec_max));
1124         }
1125
1126         return delta_exec;
1127 }
1128
1129 static inline void update_curr_task(struct task_struct *p, s64 delta_exec)
1130 {
1131         trace_sched_stat_runtime(p, delta_exec);
1132         account_group_exec_runtime(p, delta_exec);
1133         cgroup_account_cputime(p, delta_exec);
1134         if (p->dl_server)
1135                 dl_server_update(p->dl_server, delta_exec);
1136 }
1137
1138 /*
1139  * Used by other classes to account runtime.
1140  */
1141 s64 update_curr_common(struct rq *rq)
1142 {
1143         struct task_struct *curr = rq->curr;
1144         s64 delta_exec;
1145
1146         delta_exec = update_curr_se(rq, &curr->se);
1147         if (likely(delta_exec > 0))
1148                 update_curr_task(curr, delta_exec);
1149
1150         return delta_exec;
1151 }
1152
1153 /*
1154  * Update the current task's runtime statistics.
1155  */
1156 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
1157 {
1158         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
1159         s64 delta_exec;
1160
1161         if (unlikely(!curr))
1162                 return;
1163
1164         delta_exec = update_curr_se(rq_of(cfs_rq), curr);
1165         if (unlikely(delta_exec <= 0))
1166                 return;
1167
1168         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
1169         update_deadline(cfs_rq, curr);
1170         update_min_vruntime(cfs_rq);
1171
1172         if (entity_is_task(curr))
1173                 update_curr_task(task_of(curr), delta_exec);
1174
1175         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
1176 }
1177
1178 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
1179 {
1180         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
1181 }
1182
1183 static inline void
1184 update_stats_wait_start_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1185 {
1186         struct sched_statistics *stats;
1187         struct task_struct *p = NULL;
1188
1189         if (!schedstat_enabled())
1190                 return;
1191
1192         stats = __schedstats_from_se(se);
1193
1194         if (entity_is_task(se))
1195                 p = task_of(se);
1196
1197         __update_stats_wait_start(rq_of(cfs_rq), p, stats);
1198 }
1199
1200 static inline void
1201 update_stats_wait_end_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1202 {
1203         struct sched_statistics *stats;
1204         struct task_struct *p = NULL;
1205
1206         if (!schedstat_enabled())
1207                 return;
1208
1209         stats = __schedstats_from_se(se);
1210
1211         /*
1212          * When the sched_schedstat changes from 0 to 1, some sched se
1213          * maybe already in the runqueue, the se->statistics.wait_start
1214          * will be 0.So it will let the delta wrong. We need to avoid this
1215          * scenario.
1216          */
1217         if (unlikely(!schedstat_val(stats->wait_start)))
1218                 return;
1219
1220         if (entity_is_task(se))
1221                 p = task_of(se);
1222
1223         __update_stats_wait_end(rq_of(cfs_rq), p, stats);
1224 }
1225
1226 static inline void
1227 update_stats_enqueue_sleeper_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1228 {
1229         struct sched_statistics *stats;
1230         struct task_struct *tsk = NULL;
1231
1232         if (!schedstat_enabled())
1233                 return;
1234
1235         stats = __schedstats_from_se(se);
1236
1237         if (entity_is_task(se))
1238                 tsk = task_of(se);
1239
1240         __update_stats_enqueue_sleeper(rq_of(cfs_rq), tsk, stats);
1241 }
1242
1243 /*
1244  * Task is being enqueued - update stats:
1245  */
1246 static inline void
1247 update_stats_enqueue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1248 {
1249         if (!schedstat_enabled())
1250                 return;
1251
1252         /*
1253          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1254          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1255          */
1256         if (se != cfs_rq->curr)
1257                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, se);
1258
1259         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1260                 update_stats_enqueue_sleeper_fair(cfs_rq, se);
1261 }
1262
1263 static inline void
1264 update_stats_dequeue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1265 {
1266
1267         if (!schedstat_enabled())
1268                 return;
1269
1270         /*
1271          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1272          * waiting task:
1273          */
1274         if (se != cfs_rq->curr)
1275                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
1276
1277         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1278                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1279                 unsigned int state;
1280
1281                 /* XXX racy against TTWU */
1282                 state = READ_ONCE(tsk->__state);
1283                 if (state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1284                         __schedstat_set(tsk->stats.sleep_start,
1285                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1286                 if (state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1287                         __schedstat_set(tsk->stats.block_start,
1288                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1289         }
1290 }
1291
1292 /*
1293  * We are picking a new current task - update its stats:
1294  */
1295 static inline void
1296 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1297 {
1298         /*
1299          * We are starting a new run period:
1300          */
1301         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1302 }
1303
1304 /**************************************************
1305  * Scheduling class queueing methods:
1306  */
1307
1308 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1309 {
1310 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1311         int sibling;
1312
1313         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1314                 if (cpu == sibling)
1315                         continue;
1316
1317                 if (!idle_cpu(sibling))
1318                         return false;
1319         }
1320 #endif
1321
1322         return true;
1323 }
1324
1325 #ifdef CONFIG_NUMA
1326 #define NUMA_IMBALANCE_MIN 2
1327
1328 static inline long
1329 adjust_numa_imbalance(int imbalance, int dst_running, int imb_numa_nr)
1330 {
1331         /*
1332          * Allow a NUMA imbalance if busy CPUs is less than the maximum
1333          * threshold. Above this threshold, individual tasks may be contending
1334          * for both memory bandwidth and any shared HT resources.  This is an
1335          * approximation as the number of running tasks may not be related to
1336          * the number of busy CPUs due to sched_setaffinity.
1337          */
1338         if (dst_running > imb_numa_nr)
1339                 return imbalance;
1340
1341         /*
1342          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
1343          * tasks that remain local when the destination is lightly loaded.
1344          */
1345         if (imbalance <= NUMA_IMBALANCE_MIN)
1346                 return 0;
1347
1348         return imbalance;
1349 }
1350 #endif /* CONFIG_NUMA */
1351
1352 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1353 /*
1354  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1355  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1356  * numa_balancing_scan_size.
1357  */
1358 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1359 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1360
1361 /* Portion of address space to scan in MB */
1362 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1363
1364 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1365 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1366
1367 /* The page with hint page fault latency < threshold in ms is considered hot */
1368 unsigned int sysctl_numa_balancing_hot_threshold = MSEC_PER_SEC;
1369
1370 struct numa_group {
1371         refcount_t refcount;
1372
1373         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1374         int nr_tasks;
1375         pid_t gid;
1376         int active_nodes;
1377
1378         struct rcu_head rcu;
1379         unsigned long total_faults;
1380         unsigned long max_faults_cpu;
1381         /*
1382          * faults[] array is split into two regions: faults_mem and faults_cpu.
1383          *
1384          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1385          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1386          * more by CPU use than by memory faults.
1387          */
1388         unsigned long faults[];
1389 };
1390
1391 /*
1392  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1393  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1394  */
1395 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1396 {
1397         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1398                 (lockdep_is_held(__rq_lockp(task_rq(p))) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1399 }
1400
1401 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1402 {
1403         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1404 }
1405
1406 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1407 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1408
1409 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1410 {
1411         unsigned long rss = 0;
1412         unsigned long nr_scan_pages;
1413
1414         /*
1415          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1416          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1417          * on resident pages
1418          */
1419         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1420         rss = get_mm_rss(p->mm);
1421         if (!rss)
1422                 rss = nr_scan_pages;
1423
1424         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1425         return rss / nr_scan_pages;
1426 }
1427
1428 /* For sanity's sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1429 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1430
1431 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1432 {
1433         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1434         unsigned int scan, floor;
1435         unsigned int windows = 1;
1436
1437         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1438                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1439         floor = 1000 / windows;
1440
1441         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1442         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1443 }
1444
1445 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1446 {
1447         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1448         unsigned long period = smin;
1449         struct numa_group *ng;
1450
1451         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1452         rcu_read_lock();
1453         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1454         if (ng) {
1455                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1456                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1457
1458                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1459                 period *= shared + 1;
1460                 period /= private + shared + 1;
1461         }
1462         rcu_read_unlock();
1463
1464         return max(smin, period);
1465 }
1466
1467 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1468 {
1469         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1470         unsigned long smax;
1471         struct numa_group *ng;
1472
1473         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1474         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1475
1476         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1477         ng = deref_curr_numa_group(p);
1478         if (ng) {
1479                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1480                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1481                 unsigned long period = smax;
1482
1483                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1484                 period *= shared + 1;
1485                 period /= private + shared + 1;
1486
1487                 smax = max(smax, period);
1488         }
1489
1490         return max(smin, smax);
1491 }
1492
1493 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1494 {
1495         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1496         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1497 }
1498
1499 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1500 {
1501         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1502         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1503 }
1504
1505 /* Shared or private faults. */
1506 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1507
1508 /* Memory and CPU locality */
1509 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1510
1511 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1512 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1513
1514 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1515 {
1516         struct numa_group *ng;
1517         pid_t gid = 0;
1518
1519         rcu_read_lock();
1520         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1521         if (ng)
1522                 gid = ng->gid;
1523         rcu_read_unlock();
1524
1525         return gid;
1526 }
1527
1528 /*
1529  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1530  * occupy the first half of the array. The second half of the
1531  * array is for current counters, which are averaged into the
1532  * first set by task_numa_placement.
1533  */
1534 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1535 {
1536         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1537 }
1538
1539 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1540 {
1541         if (!p->numa_faults)
1542                 return 0;
1543
1544         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1545                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1546 }
1547
1548 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1549 {
1550         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1551
1552         if (!ng)
1553                 return 0;
1554
1555         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1556                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1557 }
1558
1559 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1560 {
1561         return group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 0)] +
1562                 group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 1)];
1563 }
1564
1565 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1566 {
1567         unsigned long faults = 0;
1568         int node;
1569
1570         for_each_online_node(node) {
1571                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1572         }
1573
1574         return faults;
1575 }
1576
1577 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1578 {
1579         unsigned long faults = 0;
1580         int node;
1581
1582         for_each_online_node(node) {
1583                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1584         }
1585
1586         return faults;
1587 }
1588
1589 /*
1590  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1591  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1592  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1593  */
1594 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1595
1596 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1597 {
1598         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1599 }
1600
1601 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1602 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1603                                         int lim_dist, bool task)
1604 {
1605         unsigned long score = 0;
1606         int node, max_dist;
1607
1608         /*
1609          * All nodes are directly connected, and the same distance
1610          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1611          */
1612         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1613                 return 0;
1614
1615         /* sched_max_numa_distance may be changed in parallel. */
1616         max_dist = READ_ONCE(sched_max_numa_distance);
1617         /*
1618          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1619          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1620          */
1621         for_each_online_node(node) {
1622                 unsigned long faults;
1623                 int dist = node_distance(nid, node);
1624
1625                 /*
1626                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1627                  * for placement; nid was already counted.
1628                  */
1629                 if (dist >= max_dist || node == nid)
1630                         continue;
1631
1632                 /*
1633                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1634                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1635                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1636                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1637                  * of each group. Skip other nodes.
1638                  */
1639                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE && dist >= lim_dist)
1640                         continue;
1641
1642                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1643                 if (task)
1644                         faults = task_faults(p, node);
1645                 else
1646                         faults = group_faults(p, node);
1647
1648                 /*
1649                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1650                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1651                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1652                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1653                  * The further away a node is, the less the faults count.
1654                  * This seems to result in good task placement.
1655                  */
1656                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1657                         faults *= (max_dist - dist);
1658                         faults /= (max_dist - LOCAL_DISTANCE);
1659                 }
1660
1661                 score += faults;
1662         }
1663
1664         return score;
1665 }
1666
1667 /*
1668  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1669  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1670  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1671  * evenly spread out between numa nodes.
1672  */
1673 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1674                                         int dist)
1675 {
1676         unsigned long faults, total_faults;
1677
1678         if (!p->numa_faults)
1679                 return 0;
1680
1681         total_faults = p->total_numa_faults;
1682
1683         if (!total_faults)
1684                 return 0;
1685
1686         faults = task_faults(p, nid);
1687         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1688
1689         return 1000 * faults / total_faults;
1690 }
1691
1692 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1693                                          int dist)
1694 {
1695         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1696         unsigned long faults, total_faults;
1697
1698         if (!ng)
1699                 return 0;
1700
1701         total_faults = ng->total_faults;
1702
1703         if (!total_faults)
1704                 return 0;
1705
1706         faults = group_faults(p, nid);
1707         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1708
1709         return 1000 * faults / total_faults;
1710 }
1711
1712 /*
1713  * If memory tiering mode is enabled, cpupid of slow memory page is
1714  * used to record scan time instead of CPU and PID.  When tiering mode
1715  * is disabled at run time, the scan time (in cpupid) will be
1716  * interpreted as CPU and PID.  So CPU needs to be checked to avoid to
1717  * access out of array bound.
1718  */
1719 static inline bool cpupid_valid(int cpupid)
1720 {
1721         return cpupid_to_cpu(cpupid) < nr_cpu_ids;
1722 }
1723
1724 /*
1725  * For memory tiering mode, if there are enough free pages (more than
1726  * enough watermark defined here) in fast memory node, to take full
1727  * advantage of fast memory capacity, all recently accessed slow
1728  * memory pages will be migrated to fast memory node without
1729  * considering hot threshold.
1730  */
1731 static bool pgdat_free_space_enough(struct pglist_data *pgdat)
1732 {
1733         int z;
1734         unsigned long enough_wmark;
1735
1736         enough_wmark = max(1UL * 1024 * 1024 * 1024 >> PAGE_SHIFT,
1737                            pgdat->node_present_pages >> 4);
1738         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1739                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1740
1741                 if (!populated_zone(zone))
1742                         continue;
1743
1744                 if (zone_watermark_ok(zone, 0,
1745                                       wmark_pages(zone, WMARK_PROMO) + enough_wmark,
1746                                       ZONE_MOVABLE, 0))
1747                         return true;
1748         }
1749         return false;
1750 }
1751
1752 /*
1753  * For memory tiering mode, when page tables are scanned, the scan
1754  * time will be recorded in struct page in addition to make page
1755  * PROT_NONE for slow memory page.  So when the page is accessed, in
1756  * hint page fault handler, the hint page fault latency is calculated
1757  * via,
1758  *
1759  *      hint page fault latency = hint page fault time - scan time
1760  *
1761  * The smaller the hint page fault latency, the higher the possibility
1762  * for the page to be hot.
1763  */
1764 static int numa_hint_fault_latency(struct folio *folio)
1765 {
1766         int last_time, time;
1767
1768         time = jiffies_to_msecs(jiffies);
1769         last_time = folio_xchg_access_time(folio, time);
1770
1771         return (time - last_time) & PAGE_ACCESS_TIME_MASK;
1772 }
1773
1774 /*
1775  * For memory tiering mode, too high promotion/demotion throughput may
1776  * hurt application latency.  So we provide a mechanism to rate limit
1777  * the number of pages that are tried to be promoted.
1778  */
1779 static bool numa_promotion_rate_limit(struct pglist_data *pgdat,
1780                                       unsigned long rate_limit, int nr)
1781 {
1782         unsigned long nr_cand;
1783         unsigned int now, start;
1784
1785         now = jiffies_to_msecs(jiffies);
1786         mod_node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE, nr);
1787         nr_cand = node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE);
1788         start = pgdat->nbp_rl_start;
1789         if (now - start > MSEC_PER_SEC &&
1790             cmpxchg(&pgdat->nbp_rl_start, start, now) == start)
1791                 pgdat->nbp_rl_nr_cand = nr_cand;
1792         if (nr_cand - pgdat->nbp_rl_nr_cand >= rate_limit)
1793                 return true;
1794         return false;
1795 }
1796
1797 #define NUMA_MIGRATION_ADJUST_STEPS     16
1798
1799 static void numa_promotion_adjust_threshold(struct pglist_data *pgdat,
1800                                             unsigned long rate_limit,
1801                                             unsigned int ref_th)
1802 {
1803         unsigned int now, start, th_period, unit_th, th;
1804         unsigned long nr_cand, ref_cand, diff_cand;
1805
1806         now = jiffies_to_msecs(jiffies);
1807         th_period = sysctl_numa_balancing_scan_period_max;
1808         start = pgdat->nbp_th_start;
1809         if (now - start > th_period &&
1810             cmpxchg(&pgdat->nbp_th_start, start, now) == start) {
1811                 ref_cand = rate_limit *
1812                         sysctl_numa_balancing_scan_period_max / MSEC_PER_SEC;
1813                 nr_cand = node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE);
1814                 diff_cand = nr_cand - pgdat->nbp_th_nr_cand;
1815                 unit_th = ref_th * 2 / NUMA_MIGRATION_ADJUST_STEPS;
1816                 th = pgdat->nbp_threshold ? : ref_th;
1817                 if (diff_cand > ref_cand * 11 / 10)
1818                         th = max(th - unit_th, unit_th);
1819                 else if (diff_cand < ref_cand * 9 / 10)
1820                         th = min(th + unit_th, ref_th * 2);
1821                 pgdat->nbp_th_nr_cand = nr_cand;
1822                 pgdat->nbp_threshold = th;
1823         }
1824 }
1825
1826 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct folio *folio,
1827                                 int src_nid, int dst_cpu)
1828 {
1829         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1830         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1831         int last_cpupid, this_cpupid;
1832
1833         /*
1834          * The pages in slow memory node should be migrated according
1835          * to hot/cold instead of private/shared.
1836          */
1837         if (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING &&
1838             !node_is_toptier(src_nid)) {
1839                 struct pglist_data *pgdat;
1840                 unsigned long rate_limit;
1841                 unsigned int latency, th, def_th;
1842
1843                 pgdat = NODE_DATA(dst_nid);
1844                 if (pgdat_free_space_enough(pgdat)) {
1845                         /* workload changed, reset hot threshold */
1846                         pgdat->nbp_threshold = 0;
1847                         return true;
1848                 }
1849
1850                 def_th = sysctl_numa_balancing_hot_threshold;
1851                 rate_limit = sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit << \
1852                         (20 - PAGE_SHIFT);
1853                 numa_promotion_adjust_threshold(pgdat, rate_limit, def_th);
1854
1855                 th = pgdat->nbp_threshold ? : def_th;
1856                 latency = numa_hint_fault_latency(folio);
1857                 if (latency >= th)
1858                         return false;
1859
1860                 return !numa_promotion_rate_limit(pgdat, rate_limit,
1861                                                   folio_nr_pages(folio));
1862         }
1863
1864         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1865         last_cpupid = folio_xchg_last_cpupid(folio, this_cpupid);
1866
1867         if (!(sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING) &&
1868             !node_is_toptier(src_nid) && !cpupid_valid(last_cpupid))
1869                 return false;
1870
1871         /*
1872          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1873          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1874          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1875          * executed below.
1876          */
1877         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1878             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1879                 return true;
1880
1881         /*
1882          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1883          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1884          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1885          *
1886          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1887          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1888          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1889          *
1890          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1891          * same result twice in a row, given these samples are fully
1892          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1893          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1894          *
1895          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1896          * act on an unlikely task<->page relation.
1897          */
1898         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1899                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1900                 return false;
1901
1902         /* Always allow migrate on private faults */
1903         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1904                 return true;
1905
1906         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1907         if (!ng)
1908                 return true;
1909
1910         /*
1911          * Destination node is much more heavily used than the source
1912          * node? Allow migration.
1913          */
1914         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1915                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1916                 return true;
1917
1918         /*
1919          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1920          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1921          *
1922          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1923          * --------------- * - > ---------------
1924          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1925          */
1926         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1927                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1928 }
1929
1930 /*
1931  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
1932  */
1933 enum numa_type {
1934         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
1935         node_has_spare = 0,
1936         /*
1937          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
1938          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
1939          */
1940         node_fully_busy,
1941         /*
1942          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
1943          * tasks.
1944          */
1945         node_overloaded
1946 };
1947
1948 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1949 struct numa_stats {
1950         unsigned long load;
1951         unsigned long runnable;
1952         unsigned long util;
1953         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1954         unsigned long compute_capacity;
1955         unsigned int nr_running;
1956         unsigned int weight;
1957         enum numa_type node_type;
1958         int idle_cpu;
1959 };
1960
1961 struct task_numa_env {
1962         struct task_struct *p;
1963
1964         int src_cpu, src_nid;
1965         int dst_cpu, dst_nid;
1966         int imb_numa_nr;
1967
1968         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1969
1970         int imbalance_pct;
1971         int dist;
1972
1973         struct task_struct *best_task;
1974         long best_imp;
1975         int best_cpu;
1976 };
1977
1978 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
1979 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq);
1980
1981 static inline enum
1982 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
1983                          struct numa_stats *ns)
1984 {
1985         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
1986             (((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)) ||
1987              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) < (ns->runnable * 100))))
1988                 return node_overloaded;
1989
1990         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
1991             (((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)) &&
1992              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) > (ns->runnable * 100))))
1993                 return node_has_spare;
1994
1995         return node_fully_busy;
1996 }
1997
1998 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1999 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
2000 static inline bool test_idle_cores(int cpu);
2001 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
2002 {
2003         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
2004             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu))
2005                 return idle_core;
2006
2007         /*
2008          * Prefer cores instead of packing HT siblings
2009          * and triggering future load balancing.
2010          */
2011         if (is_core_idle(cpu))
2012                 idle_core = cpu;
2013
2014         return idle_core;
2015 }
2016 #else
2017 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
2018 {
2019         return idle_core;
2020 }
2021 #endif
2022
2023 /*
2024  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
2025  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
2026  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
2027  * common implementation is impractical.
2028  */
2029 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
2030                               struct numa_stats *ns, int nid,
2031                               bool find_idle)
2032 {
2033         int cpu, idle_core = -1;
2034
2035         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
2036         ns->idle_cpu = -1;
2037
2038         rcu_read_lock();
2039         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
2040                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
2041
2042                 ns->load += cpu_load(rq);
2043                 ns->runnable += cpu_runnable(rq);
2044                 ns->util += cpu_util_cfs(cpu);
2045                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
2046                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
2047
2048                 if (find_idle && idle_core < 0 && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
2049                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
2050                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
2051                                 continue;
2052
2053                         if (ns->idle_cpu == -1)
2054                                 ns->idle_cpu = cpu;
2055
2056                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
2057                 }
2058         }
2059         rcu_read_unlock();
2060
2061         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
2062
2063         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
2064
2065         if (idle_core >= 0)
2066                 ns->idle_cpu = idle_core;
2067 }
2068
2069 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
2070                              struct task_struct *p, long imp)
2071 {
2072         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
2073
2074         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
2075         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
2076                 int cpu;
2077                 int start = env->dst_cpu;
2078
2079                 /* Find alternative idle CPU. */
2080                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start + 1) {
2081                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
2082                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
2083                                 continue;
2084                         }
2085
2086                         env->dst_cpu = cpu;
2087                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
2088                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
2089                                 goto assign;
2090                 }
2091
2092                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
2093                 return;
2094         }
2095
2096 assign:
2097         /*
2098          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
2099          * found a better CPU to move/swap.
2100          */
2101         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
2102                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
2103                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
2104         }
2105
2106         if (env->best_task)
2107                 put_task_struct(env->best_task);
2108         if (p)
2109                 get_task_struct(p);
2110
2111         env->best_task = p;
2112         env->best_imp = imp;
2113         env->best_cpu = env->dst_cpu;
2114 }
2115
2116 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
2117                                 struct task_numa_env *env)
2118 {
2119         long imb, old_imb;
2120         long orig_src_load, orig_dst_load;
2121         long src_capacity, dst_capacity;
2122
2123         /*
2124          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
2125          *
2126          * src_load        dst_load
2127          * ------------ vs ---------
2128          * src_capacity    dst_capacity
2129          */
2130         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
2131         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
2132
2133         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
2134
2135         orig_src_load = env->src_stats.load;
2136         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
2137
2138         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
2139
2140         /* Would this change make things worse? */
2141         return (imb > old_imb);
2142 }
2143
2144 /*
2145  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
2146  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
2147  * Used to deter task migration.
2148  */
2149 #define SMALLIMP        30
2150
2151 /*
2152  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
2153  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
2154  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
2155  * be exchanged with the source task
2156  */
2157 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
2158                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
2159 {
2160         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
2161         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
2162         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
2163         struct task_struct *cur;
2164         long src_load, dst_load;
2165         int dist = env->dist;
2166         long moveimp = imp;
2167         long load;
2168         bool stopsearch = false;
2169
2170         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
2171                 return false;
2172
2173         rcu_read_lock();
2174         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
2175         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
2176                 cur = NULL;
2177
2178         /*
2179          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
2180          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
2181          */
2182         if (cur == env->p) {
2183                 stopsearch = true;
2184                 goto unlock;
2185         }
2186
2187         if (!cur) {
2188                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
2189                         goto assign;
2190                 else
2191                         goto unlock;
2192         }
2193
2194         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
2195         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
2196                 goto unlock;
2197
2198         /*
2199          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
2200          * node and the best task is.
2201          */
2202         if (env->best_task &&
2203             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
2204             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
2205                 goto unlock;
2206         }
2207
2208         /*
2209          * "imp" is the fault differential for the source task between the
2210          * source and destination node. Calculate the total differential for
2211          * the source task and potential destination task. The more negative
2212          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
2213          * be incurred if the tasks were swapped.
2214          *
2215          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
2216          * in any group then look only at task weights.
2217          */
2218         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
2219         if (cur_ng == p_ng) {
2220                 /*
2221                  * Do not swap within a group or between tasks that have
2222                  * no group if there is spare capacity. Swapping does
2223                  * not address the load imbalance and helps one task at
2224                  * the cost of punishing another.
2225                  */
2226                 if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare)
2227                         goto unlock;
2228
2229                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2230                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2231                 /*
2232                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
2233                  * tasks within a group over tiny differences.
2234                  */
2235                 if (cur_ng)
2236                         imp -= imp / 16;
2237         } else {
2238                 /*
2239                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
2240                  * (not part of a group), use the task weight instead.
2241                  */
2242                 if (cur_ng && p_ng)
2243                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2244                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2245                 else
2246                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2247                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2248         }
2249
2250         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
2251         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
2252                 imp -= imp / 16;
2253
2254         /*
2255          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
2256          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
2257          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
2258          * case, it does not matter.
2259          */
2260         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
2261                 imp += imp / 8;
2262
2263         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
2264                 imp = moveimp;
2265                 cur = NULL;
2266                 goto assign;
2267         }
2268
2269         /*
2270          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
2271          * task that is not.
2272          */
2273         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
2274             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
2275                 goto assign;
2276         }
2277
2278         /*
2279          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
2280          * task migration might only result in ping pong
2281          * of tasks and also hurt performance due to cache
2282          * misses.
2283          */
2284         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
2285                 goto unlock;
2286
2287         /*
2288          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
2289          */
2290         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
2291         if (!load)
2292                 goto assign;
2293
2294         dst_load = env->dst_stats.load + load;
2295         src_load = env->src_stats.load - load;
2296
2297         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
2298                 goto unlock;
2299
2300 assign:
2301         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
2302         if (!cur) {
2303                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
2304
2305                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
2306                 if (cpu < 0)
2307                         cpu = env->dst_cpu;
2308
2309                 /*
2310                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
2311                  * is, keep using it.
2312                  */
2313                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
2314                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
2315                         cpu = env->best_cpu;
2316                 }
2317
2318                 env->dst_cpu = cpu;
2319         }
2320
2321         task_numa_assign(env, cur, imp);
2322
2323         /*
2324          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
2325          * balance improves then stop the search. While a better swap
2326          * candidate may exist, a search is not free.
2327          */
2328         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
2329                 stopsearch = true;
2330
2331         /*
2332          * If a swap candidate must be identified and the current best task
2333          * moves its preferred node then stop the search.
2334          */
2335         if (!maymove && env->best_task &&
2336             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
2337                 stopsearch = true;
2338         }
2339 unlock:
2340         rcu_read_unlock();
2341
2342         return stopsearch;
2343 }
2344
2345 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
2346                                 long taskimp, long groupimp)
2347 {
2348         bool maymove = false;
2349         int cpu;
2350
2351         /*
2352          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
2353          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
2354          */
2355         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
2356                 unsigned int imbalance;
2357                 int src_running, dst_running;
2358
2359                 /*
2360                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
2361                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
2362                  * move improves the imbalance from the perspective of the
2363                  * CPU load balancer.
2364                  * */
2365                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
2366                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
2367                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
2368                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, dst_running,
2369                                                   env->imb_numa_nr);
2370
2371                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
2372                 if (!imbalance) {
2373                         maymove = true;
2374                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
2375                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
2376                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
2377                                 return;
2378                         }
2379                 }
2380         } else {
2381                 long src_load, dst_load, load;
2382                 /*
2383                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
2384                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
2385                  */
2386                 load = task_h_load(env->p);
2387                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
2388                 src_load = env->src_stats.load - load;
2389                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
2390         }
2391
2392         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
2393                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
2394                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
2395                         continue;
2396
2397                 env->dst_cpu = cpu;
2398                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
2399                         break;
2400         }
2401 }
2402
2403 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
2404 {
2405         struct task_numa_env env = {
2406                 .p = p,
2407
2408                 .src_cpu = task_cpu(p),
2409                 .src_nid = task_node(p),
2410
2411                 .imbalance_pct = 112,
2412
2413                 .best_task = NULL,
2414                 .best_imp = 0,
2415                 .best_cpu = -1,
2416         };
2417         unsigned long taskweight, groupweight;
2418         struct sched_domain *sd;
2419         long taskimp, groupimp;
2420         struct numa_group *ng;
2421         struct rq *best_rq;
2422         int nid, ret, dist;
2423
2424         /*
2425          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
2426          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
2427          *
2428          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
2429          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
2430          * to satisfy here.
2431          */
2432         rcu_read_lock();
2433         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
2434         if (sd) {
2435                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
2436                 env.imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
2437         }
2438         rcu_read_unlock();
2439
2440         /*
2441          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
2442          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
2443          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
2444          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
2445          */
2446         if (unlikely(!sd)) {
2447                 sched_setnuma(p, task_node(p));
2448                 return -EINVAL;
2449         }
2450
2451         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
2452         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2453         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2454         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2455         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
2456         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
2457         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
2458         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2459
2460         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
2461         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2462
2463         /*
2464          * Look at other nodes in these cases:
2465          * - there is no space available on the preferred_nid
2466          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
2467          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
2468          *   we need to check other locations.
2469          */
2470         ng = deref_curr_numa_group(p);
2471         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
2472                 for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2473                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
2474                                 continue;
2475
2476                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2477                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
2478                                                 dist != env.dist) {
2479                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2480                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2481                         }
2482
2483                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2484                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2485                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2486                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2487                                 continue;
2488
2489                         env.dist = dist;
2490                         env.dst_nid = nid;
2491                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2492                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2493                 }
2494         }
2495
2496         /*
2497          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2498          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2499          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2500          * settle down.
2501          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2502          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2503          */
2504         if (ng) {
2505                 if (env.best_cpu == -1)
2506                         nid = env.src_nid;
2507                 else
2508                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2509
2510                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2511                         sched_setnuma(p, nid);
2512         }
2513
2514         /* No better CPU than the current one was found. */
2515         if (env.best_cpu == -1) {
2516                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2517                 return -EAGAIN;
2518         }
2519
2520         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2521         if (env.best_task == NULL) {
2522                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2523                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2524                 if (ret != 0)
2525                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2526                 return ret;
2527         }
2528
2529         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2530         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2531
2532         if (ret != 0)
2533                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2534         put_task_struct(env.best_task);
2535         return ret;
2536 }
2537
2538 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2539 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2540 {
2541         unsigned long interval = HZ;
2542
2543         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2544         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2545                 return;
2546
2547         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2548         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2549         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2550
2551         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2552         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2553                 return;
2554
2555         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2556         task_numa_migrate(p);
2557 }
2558
2559 /*
2560  * Find out how many nodes the workload is actively running on. Do this by
2561  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2562  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2563  * located.
2564  */
2565 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2566 {
2567         unsigned long faults, max_faults = 0;
2568         int nid, active_nodes = 0;
2569
2570         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2571                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2572                 if (faults > max_faults)
2573                         max_faults = faults;
2574         }
2575
2576         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2577                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2578                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2579                         active_nodes++;
2580         }
2581
2582         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2583         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2584 }
2585
2586 /*
2587  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2588  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2589  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2590  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2591  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2592  */
2593 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2594 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2595
2596 /*
2597  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2598  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2599  * the page accesses are shared with other processes.
2600  * Otherwise, decrease the scan period.
2601  */
2602 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2603                         unsigned long shared, unsigned long private)
2604 {
2605         unsigned int period_slot;
2606         int lr_ratio, ps_ratio;
2607         int diff;
2608
2609         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2610         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2611
2612         /*
2613          * If there were no record hinting faults then either the task is
2614          * completely idle or all activity is in areas that are not of interest
2615          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2616          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2617          * node is overloaded. In either case, scan slower
2618          */
2619         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2620                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2621                         p->numa_scan_period << 1);
2622
2623                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2624                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2625
2626                 return;
2627         }
2628
2629         /*
2630          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2631          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2632          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2633          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2634          */
2635         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2636         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2637         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2638
2639         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2640                 /*
2641                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2642                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2643                  */
2644                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2645                 if (!slot)
2646                         slot = 1;
2647                 diff = slot * period_slot;
2648         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2649                 /*
2650                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2651                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2652                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2653                  */
2654                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2655                 if (!slot)
2656                         slot = 1;
2657                 diff = slot * period_slot;
2658         } else {
2659                 /*
2660                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2661                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2662                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2663                  */
2664                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2665                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2666         }
2667
2668         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2669                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2670         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2671 }
2672
2673 /*
2674  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2675  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2676  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2677  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2678  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2679  */
2680 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2681 {
2682         u64 runtime, delta, now;
2683         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2684         now = p->se.exec_start;
2685         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2686
2687         if (p->last_task_numa_placement) {
2688                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2689                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2690
2691                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2692                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2693                         *period = 0;
2694         } else {
2695                 delta = p->se.avg.load_sum;
2696                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2697         }
2698
2699         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2700         p->last_task_numa_placement = now;
2701
2702         return delta;
2703 }
2704
2705 /*
2706  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2707  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2708  * otherwise workloads might not converge.
2709  */
2710 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2711 {
2712         nodemask_t nodes;
2713         int dist;
2714
2715         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2716         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2717                 return nid;
2718
2719         /*
2720          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2721          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2722          * both the node itself, and on nearby nodes.
2723          */
2724         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2725                 unsigned long score, max_score = 0;
2726                 int node, max_node = nid;
2727
2728                 dist = sched_max_numa_distance;
2729
2730                 for_each_node_state(node, N_CPU) {
2731                         score = group_weight(p, node, dist);
2732                         if (score > max_score) {
2733                                 max_score = score;
2734                                 max_node = node;
2735                         }
2736                 }
2737                 return max_node;
2738         }
2739
2740         /*
2741          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2742          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2743          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2744          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2745          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2746          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2747          * keep the complexity of the search down.
2748          */
2749         nodes = node_states[N_CPU];
2750         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2751                 unsigned long max_faults = 0;
2752                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2753                 int a, b;
2754
2755                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2756                 if (!find_numa_distance(dist))
2757                         continue;
2758
2759                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2760                         unsigned long faults = 0;
2761                         nodemask_t this_group;
2762                         nodes_clear(this_group);
2763
2764                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2765                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2766                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2767                                         faults += group_faults(p, b);
2768                                         node_set(b, this_group);
2769                                         node_clear(b, nodes);
2770                                 }
2771                         }
2772
2773                         /* Remember the top group. */
2774                         if (faults > max_faults) {
2775                                 max_faults = faults;
2776                                 max_group = this_group;
2777                                 /*
2778                                  * subtle: at the smallest distance there is
2779                                  * just one node left in each "group", the
2780                                  * winner is the preferred nid.
2781                                  */
2782                                 nid = a;
2783                         }
2784                 }
2785                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2786                 if (!max_faults)
2787                         break;
2788                 nodes = max_group;
2789         }
2790         return nid;
2791 }
2792
2793 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2794 {
2795         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2796         unsigned long max_faults = 0;
2797         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2798         unsigned long total_faults;
2799         u64 runtime, period;
2800         spinlock_t *group_lock = NULL;
2801         struct numa_group *ng;
2802
2803         /*
2804          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2805          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2806          * that the field is read in a single access:
2807          */
2808         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2809         if (p->numa_scan_seq == seq)
2810                 return;
2811         p->numa_scan_seq = seq;
2812         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2813
2814         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2815                        p->numa_faults_locality[1];
2816         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2817
2818         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2819         ng = deref_curr_numa_group(p);
2820         if (ng) {
2821                 group_lock = &ng->lock;
2822                 spin_lock_irq(group_lock);
2823         }
2824
2825         /* Find the node with the highest number of faults */
2826         for_each_online_node(nid) {
2827                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2828                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2829                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2830                 int priv;
2831
2832                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2833                         long diff, f_diff, f_weight;
2834
2835                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2836                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2837                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2838                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2839
2840                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2841                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2842                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2843                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2844
2845                         /*
2846                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2847                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2848                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2849                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2850                          * faults are less important.
2851                          */
2852                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2853                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2854                                    (total_faults + 1);
2855                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2856                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2857
2858                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2859                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2860                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2861                         p->total_numa_faults += diff;
2862                         if (ng) {
2863                                 /*
2864                                  * safe because we can only change our own group
2865                                  *
2866                                  * mem_idx represents the offset for a given
2867                                  * nid and priv in a specific region because it
2868                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2869                                  */
2870                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2871                                 ng->faults[cpu_idx] += f_diff;
2872                                 ng->total_faults += diff;
2873                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2874                         }
2875                 }
2876
2877                 if (!ng) {
2878                         if (faults > max_faults) {
2879                                 max_faults = faults;
2880                                 max_nid = nid;
2881                         }
2882                 } else if (group_faults > max_faults) {
2883                         max_faults = group_faults;
2884                         max_nid = nid;
2885                 }
2886         }
2887
2888         /* Cannot migrate task to CPU-less node */
2889         max_nid = numa_nearest_node(max_nid, N_CPU);
2890
2891         if (ng) {
2892                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2893                 spin_unlock_irq(group_lock);
2894                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2895         }
2896
2897         if (max_faults) {
2898                 /* Set the new preferred node */
2899                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2900                         sched_setnuma(p, max_nid);
2901         }
2902
2903         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2904 }
2905
2906 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2907 {
2908         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2909 }
2910
2911 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2912 {
2913         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2914                 kfree_rcu(grp, rcu);
2915 }
2916
2917 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2918                         int *priv)
2919 {
2920         struct numa_group *grp, *my_grp;
2921         struct task_struct *tsk;
2922         bool join = false;
2923         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2924         int i;
2925
2926         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2927                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2928                                     NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS *
2929                                     nr_node_ids * sizeof(unsigned long);
2930
2931                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2932                 if (!grp)
2933                         return;
2934
2935                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2936                 grp->active_nodes = 1;
2937                 grp->max_faults_cpu = 0;
2938                 spin_lock_init(&grp->lock);
2939                 grp->gid = p->pid;
2940
2941                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2942                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2943
2944                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2945
2946                 grp->nr_tasks++;
2947                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2948         }
2949
2950         rcu_read_lock();
2951         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2952
2953         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2954                 goto no_join;
2955
2956         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2957         if (!grp)
2958                 goto no_join;
2959
2960         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2961         if (grp == my_grp)
2962                 goto no_join;
2963
2964         /*
2965          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2966          * the other task will join us.
2967          */
2968         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2969                 goto no_join;
2970
2971         /*
2972          * Tie-break on the grp address.
2973          */
2974         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2975                 goto no_join;
2976
2977         /* Always join threads in the same process. */
2978         if (tsk->mm == current->mm)
2979                 join = true;
2980
2981         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2982         if (flags & TNF_SHARED)
2983                 join = true;
2984
2985         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2986         *priv = !join;
2987
2988         if (join && !get_numa_group(grp))
2989                 goto no_join;
2990
2991         rcu_read_unlock();
2992
2993         if (!join)
2994                 return;
2995
2996         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
2997         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2998
2999         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
3000                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
3001                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
3002         }
3003         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
3004         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
3005
3006         my_grp->nr_tasks--;
3007         grp->nr_tasks++;
3008
3009         spin_unlock(&my_grp->lock);
3010         spin_unlock_irq(&grp->lock);
3011
3012         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
3013
3014         put_numa_group(my_grp);
3015         return;
3016
3017 no_join:
3018         rcu_read_unlock();
3019         return;
3020 }
3021
3022 /*
3023  * Get rid of NUMA statistics associated with a task (either current or dead).
3024  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
3025  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
3026  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
3027  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
3028  */
3029 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
3030 {
3031         /* safe: p either is current or is being freed by current */
3032         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
3033         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
3034         unsigned long flags;
3035         int i;
3036
3037         if (!numa_faults)
3038                 return;
3039
3040         if (grp) {
3041                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
3042                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
3043                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
3044                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
3045
3046                 grp->nr_tasks--;
3047                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
3048                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
3049                 put_numa_group(grp);
3050         }
3051
3052         if (final) {
3053                 p->numa_faults = NULL;
3054                 kfree(numa_faults);
3055         } else {
3056                 p->total_numa_faults = 0;
3057                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
3058                         numa_faults[i] = 0;
3059         }
3060 }
3061
3062 /*
3063  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
3064  */
3065 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
3066 {
3067         struct task_struct *p = current;
3068         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
3069         int cpu_node = task_node(current);
3070         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
3071         struct numa_group *ng;
3072         int priv;
3073
3074         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
3075                 return;
3076
3077         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
3078         if (!p->mm)
3079                 return;
3080
3081         /*
3082          * NUMA faults statistics are unnecessary for the slow memory
3083          * node for memory tiering mode.
3084          */
3085         if (!node_is_toptier(mem_node) &&
3086             (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING ||
3087              !cpupid_valid(last_cpupid)))
3088                 return;
3089
3090         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
3091         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
3092                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
3093                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
3094
3095                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
3096                 if (!p->numa_faults)
3097                         return;
3098
3099                 p->total_numa_faults = 0;
3100                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
3101         }
3102
3103         /*
3104          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
3105          * to be private if the accessing pid has not changed
3106          */
3107         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
3108                 priv = 1;
3109         } else {
3110                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
3111                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
3112                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
3113         }
3114
3115         /*
3116          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
3117          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
3118          * actively using should be counted as local. This allows the
3119          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
3120          */
3121         ng = deref_curr_numa_group(p);
3122         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
3123                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
3124                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
3125                 local = 1;
3126
3127         /*
3128          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
3129          * previously failed, or the scheduler moved us.
3130          */
3131         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
3132                 task_numa_placement(p);
3133                 numa_migrate_preferred(p);
3134         }
3135
3136         if (migrated)
3137                 p->numa_pages_migrated += pages;
3138         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
3139                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
3140
3141         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
3142         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
3143         p->numa_faults_locality[local] += pages;
3144 }
3145
3146 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
3147 {
3148         /*
3149          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
3150          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
3151          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
3152          * much of an issue though, since this is just used for
3153          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
3154          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
3155          */
3156         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
3157         p->mm->numa_scan_offset = 0;
3158 }
3159
3160 static bool vma_is_accessed(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma)
3161 {
3162         unsigned long pids;
3163         /*
3164          * Allow unconditional access first two times, so that all the (pages)
3165          * of VMAs get prot_none fault introduced irrespective of accesses.
3166          * This is also done to avoid any side effect of task scanning
3167          * amplifying the unfairness of disjoint set of VMAs' access.
3168          */
3169         if ((READ_ONCE(current->mm->numa_scan_seq) - vma->numab_state->start_scan_seq) < 2)
3170                 return true;
3171
3172         pids = vma->numab_state->pids_active[0] | vma->numab_state->pids_active[1];
3173         if (test_bit(hash_32(current->pid, ilog2(BITS_PER_LONG)), &pids))
3174                 return true;
3175
3176         /*
3177          * Complete a scan that has already started regardless of PID access, or
3178          * some VMAs may never be scanned in multi-threaded applications:
3179          */
3180         if (mm->numa_scan_offset > vma->vm_start) {
3181                 trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_IGNORE_PID);
3182                 return true;
3183         }
3184
3185         return false;
3186 }
3187
3188 #define VMA_PID_RESET_PERIOD (4 * sysctl_numa_balancing_scan_delay)
3189
3190 /*
3191  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
3192  * Triggered from task_tick_numa().
3193  */
3194 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
3195 {
3196         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
3197         struct task_struct *p = current;
3198         struct mm_struct *mm = p->mm;
3199         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
3200         struct vm_area_struct *vma;
3201         unsigned long start, end;
3202         unsigned long nr_pte_updates = 0;
3203         long pages, virtpages;
3204         struct vma_iterator vmi;
3205         bool vma_pids_skipped;
3206         bool vma_pids_forced = false;
3207
3208         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
3209
3210         work->next = work;
3211         /*
3212          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
3213          *
3214          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
3215          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
3216          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
3217          * work.
3218          */
3219         if (p->flags & PF_EXITING)
3220                 return;
3221
3222         if (!mm->numa_next_scan) {
3223                 mm->numa_next_scan = now +
3224                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3225         }
3226
3227         /*
3228          * Enforce maximal scan/migration frequency..
3229          */
3230         migrate = mm->numa_next_scan;
3231         if (time_before(now, migrate))
3232                 return;
3233
3234         if (p->numa_scan_period == 0) {
3235                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
3236                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
3237         }
3238
3239         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
3240         if (!try_cmpxchg(&mm->numa_next_scan, &migrate, next_scan))
3241                 return;
3242
3243         /*
3244          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
3245          * the next time around.
3246          */
3247         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
3248
3249         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
3250         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
3251         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
3252         if (!pages)
3253                 return;
3254
3255
3256         if (!mmap_read_trylock(mm))
3257                 return;
3258
3259         /*
3260          * VMAs are skipped if the current PID has not trapped a fault within
3261          * the VMA recently. Allow scanning to be forced if there is no
3262          * suitable VMA remaining.
3263          */
3264         vma_pids_skipped = false;
3265
3266 retry_pids:
3267         start = mm->numa_scan_offset;
3268         vma_iter_init(&vmi, mm, start);
3269         vma = vma_next(&vmi);
3270         if (!vma) {
3271                 reset_ptenuma_scan(p);
3272                 start = 0;
3273                 vma_iter_set(&vmi, start);
3274                 vma = vma_next(&vmi);
3275         }
3276
3277         do {
3278                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
3279                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
3280                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_UNSUITABLE);
3281                         continue;
3282                 }
3283
3284                 /*
3285                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
3286                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
3287                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
3288                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
3289                  */
3290                 if (!vma->vm_mm ||
3291                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ))) {
3292                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_SHARED_RO);
3293                         continue;
3294                 }
3295
3296                 /*
3297                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
3298                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
3299                  */
3300                 if (!vma_is_accessible(vma)) {
3301                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_INACCESSIBLE);
3302                         continue;
3303                 }
3304
3305                 /* Initialise new per-VMA NUMAB state. */
3306                 if (!vma->numab_state) {
3307                         vma->numab_state = kzalloc(sizeof(struct vma_numab_state),
3308                                 GFP_KERNEL);
3309                         if (!vma->numab_state)
3310                                 continue;
3311
3312                         vma->numab_state->start_scan_seq = mm->numa_scan_seq;
3313
3314                         vma->numab_state->next_scan = now +
3315                                 msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3316
3317                         /* Reset happens after 4 times scan delay of scan start */
3318                         vma->numab_state->pids_active_reset =  vma->numab_state->next_scan +
3319                                 msecs_to_jiffies(VMA_PID_RESET_PERIOD);
3320
3321                         /*
3322                          * Ensure prev_scan_seq does not match numa_scan_seq,
3323                          * to prevent VMAs being skipped prematurely on the
3324                          * first scan:
3325                          */
3326                          vma->numab_state->prev_scan_seq = mm->numa_scan_seq - 1;
3327                 }
3328
3329                 /*
3330                  * Scanning the VMA's of short lived tasks add more overhead. So
3331                  * delay the scan for new VMAs.
3332                  */
3333                 if (mm->numa_scan_seq && time_before(jiffies,
3334                                                 vma->numab_state->next_scan)) {
3335                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_SCAN_DELAY);
3336                         continue;
3337                 }
3338
3339                 /* RESET access PIDs regularly for old VMAs. */
3340                 if (mm->numa_scan_seq &&
3341                                 time_after(jiffies, vma->numab_state->pids_active_reset)) {
3342                         vma->numab_state->pids_active_reset = vma->numab_state->pids_active_reset +
3343                                 msecs_to_jiffies(VMA_PID_RESET_PERIOD);
3344                         vma->numab_state->pids_active[0] = READ_ONCE(vma->numab_state->pids_active[1]);
3345                         vma->numab_state->pids_active[1] = 0;
3346                 }
3347
3348                 /* Do not rescan VMAs twice within the same sequence. */
3349                 if (vma->numab_state->prev_scan_seq == mm->numa_scan_seq) {
3350                         mm->numa_scan_offset = vma->vm_end;
3351                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_SEQ_COMPLETED);
3352                         continue;
3353                 }
3354
3355                 /*
3356                  * Do not scan the VMA if task has not accessed it, unless no other
3357                  * VMA candidate exists.
3358                  */
3359                 if (!vma_pids_forced && !vma_is_accessed(mm, vma)) {
3360                         vma_pids_skipped = true;
3361                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_PID_INACTIVE);
3362                         continue;
3363                 }
3364
3365                 do {
3366                         start = max(start, vma->vm_start);
3367                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
3368                         end = min(end, vma->vm_end);
3369                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
3370
3371                         /*
3372                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
3373                          * hpages that have at least one present PTE that
3374                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
3375                          * areas that are unused or already full of prot_numa
3376                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
3377                          * areas faster.
3378                          */
3379                         if (nr_pte_updates)
3380                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
3381                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
3382
3383                         start = end;
3384                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
3385                                 goto out;
3386
3387                         cond_resched();
3388                 } while (end != vma->vm_end);
3389
3390                 /* VMA scan is complete, do not scan until next sequence. */
3391                 vma->numab_state->prev_scan_seq = mm->numa_scan_seq;
3392
3393                 /*
3394                  * Only force scan within one VMA at a time, to limit the
3395                  * cost of scanning a potentially uninteresting VMA.
3396                  */
3397                 if (vma_pids_forced)
3398                         break;
3399         } for_each_vma(vmi, vma);
3400
3401         /*
3402          * If no VMAs are remaining and VMAs were skipped due to the PID
3403          * not accessing the VMA previously, then force a scan to ensure
3404          * forward progress:
3405          */
3406         if (!vma && !vma_pids_forced && vma_pids_skipped) {
3407                 vma_pids_forced = true;
3408                 goto retry_pids;
3409         }
3410
3411 out:
3412         /*
3413          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
3414          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
3415          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
3416          * scanner to the start so check it now.
3417          */
3418         if (vma)
3419                 mm->numa_scan_offset = start;
3420         else
3421                 reset_ptenuma_scan(p);
3422         mmap_read_unlock(mm);
3423
3424         /*
3425          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
3426          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
3427          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
3428          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
3429          */
3430         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
3431                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
3432                 p->node_stamp += 32 * diff;
3433         }
3434 }
3435
3436 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
3437 {
3438         int mm_users = 0;
3439         struct mm_struct *mm = p->mm;
3440
3441         if (mm) {
3442                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
3443                 if (mm_users == 1) {
3444                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3445                         mm->numa_scan_seq = 0;
3446                 }
3447         }
3448         p->node_stamp                   = 0;
3449         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
3450         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
3451         p->numa_migrate_retry           = 0;
3452         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
3453         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
3454         p->numa_faults                  = NULL;
3455         p->numa_pages_migrated          = 0;
3456         p->total_numa_faults            = 0;
3457         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
3458         p->last_task_numa_placement     = 0;
3459         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
3460
3461         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
3462
3463         /* New address space, reset the preferred nid */
3464         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
3465                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
3466                 return;
3467         }
3468
3469         /*
3470          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
3471          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
3472          */
3473         if (mm) {
3474                 unsigned int delay;
3475
3476                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
3477                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
3478                 delay += 2 * TICK_NSEC;
3479                 p->node_stamp = delay;
3480         }
3481 }
3482
3483 /*
3484  * Drive the periodic memory faults..
3485  */
3486 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
3487 {
3488         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
3489         u64 period, now;
3490
3491         /*
3492          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
3493          */
3494         if (!curr->mm || (curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
3495                 return;
3496
3497         /*
3498          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
3499          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
3500          * task needs to have done some actual work before we bother with
3501          * NUMA placement.
3502          */
3503         now = curr->se.sum_exec_runtime;
3504         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
3505
3506         if (now > curr->node_stamp + period) {
3507                 if (!curr->node_stamp)
3508                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
3509                 curr->node_stamp += period;
3510
3511                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
3512                         task_work_add(curr, work, TWA_RESUME);
3513         }
3514 }
3515
3516 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
3517 {
3518         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
3519         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
3520
3521         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
3522                 return;
3523
3524         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
3525                 return;
3526
3527         if (src_nid == dst_nid)
3528                 return;
3529
3530         /*
3531          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
3532          * has completed. This is most likely due to a new task that
3533          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
3534          */
3535         if (p->numa_scan_seq) {
3536                 /*
3537                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
3538                  * node or if the task was not previously running on
3539                  * the preferred node.
3540                  */
3541                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
3542                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
3543                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
3544                         return;
3545         }
3546
3547         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
3548 }
3549
3550 #else
3551 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
3552 {
3553 }
3554
3555 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3556 {
3557 }
3558
3559 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3560 {
3561 }
3562
3563 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
3564 {
3565 }
3566
3567 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
3568
3569 static void
3570 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3571 {
3572         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3573 #ifdef CONFIG_SMP
3574         if (entity_is_task(se)) {
3575                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3576
3577                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
3578                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
3579         }
3580 #endif
3581         cfs_rq->nr_running++;
3582         if (se_is_idle(se))
3583                 cfs_rq->idle_nr_running++;
3584 }
3585
3586 static void
3587 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3588 {
3589         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3590 #ifdef CONFIG_SMP
3591         if (entity_is_task(se)) {
3592                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
3593                 list_del_init(&se->group_node);
3594         }
3595 #endif
3596         cfs_rq->nr_running--;
3597         if (se_is_idle(se))
3598                 cfs_rq->idle_nr_running--;
3599 }
3600
3601 /*
3602  * Signed add and clamp on underflow.
3603  *
3604  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3605  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3606  * values.
3607  */
3608 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3609         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3610         typeof(_val) val = (_val);                              \
3611         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3612                                                                 \
3613         res = var + val;                                        \
3614                                                                 \
3615         if (val < 0 && res > var)                               \
3616                 res = 0;                                        \
3617                                                                 \
3618         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3619 } while (0)
3620
3621 /*
3622  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3623  *
3624  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3625  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3626  * values.
3627  */
3628 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3629         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3630         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3631         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3632         res = var - val;                                        \
3633         if (res > var)                                          \
3634                 res = 0;                                        \
3635         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3636 } while (0)
3637
3638 /*
3639  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3640  *
3641  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3642  * and is thus optimized for local variable updates.
3643  */
3644 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3645         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3646         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3647 } while (0)
3648
3649 #ifdef CONFIG_SMP
3650 static inline void
3651 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3652 {
3653         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3654         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3655 }
3656
3657 static inline void
3658 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3659 {
3660         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3661         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
3662         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3663         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
3664                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3665 }
3666 #else
3667 static inline void
3668 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3669 static inline void
3670 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3671 #endif
3672
3673 static void reweight_eevdf(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3674                            unsigned long weight)
3675 {
3676         unsigned long old_weight = se->load.weight;
3677         u64 avruntime = avg_vruntime(cfs_rq);
3678         s64 vlag, vslice;
3679
3680         /*
3681          * VRUNTIME
3682          * ========
3683          *
3684          * COROLLARY #1: The virtual runtime of the entity needs to be
3685          * adjusted if re-weight at !0-lag point.
3686          *
3687          * Proof: For contradiction assume this is not true, so we can
3688          * re-weight without changing vruntime at !0-lag point.
3689          *
3690          *             Weight   VRuntime   Avg-VRuntime
3691          *     before    w          v            V
3692          *      after    w'         v'           V'
3693          *
3694          * Since lag needs to be preserved through re-weight:
3695          *
3696          *      lag = (V - v)*w = (V'- v')*w', where v = v'
3697          *      ==>     V' = (V - v)*w/w' + v           (1)
3698          *
3699          * Let W be the total weight of the entities before reweight,
3700          * since V' is the new weighted average of entities:
3701          *
3702          *      V' = (WV + w'v - wv) / (W + w' - w)     (2)
3703          *
3704          * by using (1) & (2) we obtain:
3705          *
3706          *      (WV + w'v - wv) / (W + w' - w) = (V - v)*w/w' + v
3707          *      ==> (WV-Wv+Wv+w'v-wv)/(W+w'-w) = (V - v)*w/w' + v
3708          *      ==> (WV - Wv)/(W + w' - w) + v = (V - v)*w/w' + v
3709          *      ==>     (V - v)*W/(W + w' - w) = (V - v)*w/w' (3)
3710          *
3711          * Since we are doing at !0-lag point which means V != v, we
3712          * can simplify (3):
3713          *
3714          *      ==>     W / (W + w' - w) = w / w'
3715          *      ==>     Ww' = Ww + ww' - ww
3716          *      ==>     W * (w' - w) = w * (w' - w)
3717          *      ==>     W = w   (re-weight indicates w' != w)
3718          *
3719          * So the cfs_rq contains only one entity, hence vruntime of
3720          * the entity @v should always equal to the cfs_rq's weighted
3721          * average vruntime @V, which means we will always re-weight
3722          * at 0-lag point, thus breach assumption. Proof completed.
3723          *
3724          *
3725          * COROLLARY #2: Re-weight does NOT affect weighted average
3726          * vruntime of all the entities.
3727          *
3728          * Proof: According to corollary #1, Eq. (1) should be:
3729          *
3730          *      (V - v)*w = (V' - v')*w'
3731          *      ==>    v' = V' - (V - v)*w/w'           (4)
3732          *
3733          * According to the weighted average formula, we have:
3734          *
3735          *      V' = (WV - wv + w'v') / (W - w + w')
3736          *         = (WV - wv + w'(V' - (V - v)w/w')) / (W - w + w')
3737          *         = (WV - wv + w'V' - Vw + wv) / (W - w + w')
3738          *         = (WV + w'V' - Vw) / (W - w + w')
3739          *
3740          *      ==>  V'*(W - w + w') = WV + w'V' - Vw
3741          *      ==>     V' * (W - w) = (W - w) * V      (5)
3742          *
3743          * If the entity is the only one in the cfs_rq, then reweight
3744          * always occurs at 0-lag point, so V won't change. Or else
3745          * there are other entities, hence W != w, then Eq. (5) turns
3746          * into V' = V. So V won't change in either case, proof done.
3747          *
3748          *
3749          * So according to corollary #1 & #2, the effect of re-weight
3750          * on vruntime should be:
3751          *
3752          *      v' = V' - (V - v) * w / w'              (4)
3753          *         = V  - (V - v) * w / w'
3754          *         = V  - vl * w / w'
3755          *         = V  - vl'
3756          */
3757         if (avruntime != se->vruntime) {
3758                 vlag = (s64)(avruntime - se->vruntime);
3759                 vlag = div_s64(vlag * old_weight, weight);
3760                 se->vruntime = avruntime - vlag;
3761         }
3762
3763         /*
3764          * DEADLINE
3765          * ========
3766          *
3767          * When the weight changes, the virtual time slope changes and
3768          * we should adjust the relative virtual deadline accordingly.
3769          *
3770          *      d' = v' + (d - v)*w/w'
3771          *         = V' - (V - v)*w/w' + (d - v)*w/w'
3772          *         = V  - (V - v)*w/w' + (d - v)*w/w'
3773          *         = V  + (d - V)*w/w'
3774          */
3775         vslice = (s64)(se->deadline - avruntime);
3776         vslice = div_s64(vslice * old_weight, weight);
3777         se->deadline = avruntime + vslice;
3778 }
3779
3780 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3781                             unsigned long weight)
3782 {
3783         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3784
3785         if (se->on_rq) {
3786                 /* commit outstanding execution time */
3787                 if (curr)
3788                         update_curr(cfs_rq);
3789                 else
3790                         __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3791                 update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3792         }
3793         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3794
3795         if (!se->on_rq) {
3796                 /*
3797                  * Because we keep se->vlag = V - v_i, while: lag_i = w_i*(V - v_i),
3798                  * we need to scale se->vlag when w_i changes.
3799                  */
3800                 se->vlag = div_s64(se->vlag * se->load.weight, weight);
3801         } else {
3802                 reweight_eevdf(cfs_rq, se, weight);
3803         }
3804
3805         update_load_set(&se->load, weight);
3806
3807 #ifdef CONFIG_SMP
3808         do {
3809                 u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3810
3811                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3812         } while (0);
3813 #endif
3814
3815         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3816         if (se->on_rq) {
3817                 update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3818                 if (!curr)
3819                         __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3820
3821                 /*
3822                  * The entity's vruntime has been adjusted, so let's check
3823                  * whether the rq-wide min_vruntime needs updated too. Since
3824                  * the calculations above require stable min_vruntime rather
3825                  * than up-to-date one, we do the update at the end of the
3826                  * reweight process.
3827                  */
3828                 update_min_vruntime(cfs_rq);
3829         }
3830 }
3831
3832 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
3833 {
3834         struct sched_entity *se = &p->se;
3835         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3836         struct load_weight *load = &se->load;
3837         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
3838
3839         reweight_entity(cfs_rq, se, weight);
3840         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
3841 }
3842
3843 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3844
3845 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3846 #ifdef CONFIG_SMP
3847 /*
3848  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3849  * global sum we all love to hate.
3850  *
3851  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3852  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3853  *
3854  *                     tg->weight * grq->load.weight
3855  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3856  *                       \Sum grq->load.weight
3857  *
3858  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3859  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3860  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3861  *
3862  * So instead of the above, we substitute:
3863  *
3864  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3865  *
3866  * which yields the following:
3867  *
3868  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3869  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3870  *                             tg->load_avg
3871  *
3872  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3873  *
3874  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3875  *
3876  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3877  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3878  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3879  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3880  * yielding bad latency etc..
3881  *
3882  * Now, in that special case (1) reduces to:
3883  *
3884  *                     tg->weight * grq->load.weight
3885  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3886  *                         grp->load.weight
3887  *
3888  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3889  *
3890  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3891  * UP case, like:
3892  *
3893  *   ge->load.weight =
3894  *
3895  *              tg->weight * grq->load.weight
3896  *     ---------------------------------------------------         (5)
3897  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
3898  *
3899  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
3900  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
3901  *
3902  *
3903  *                     tg->weight * grq->load.weight
3904  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
3905  *                             tg_load_avg'
3906  *
3907  * Where:
3908  *
3909  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
3910  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
3911  *
3912  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3913  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3914  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3915  *
3916  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3917  *
3918  * hence icky!
3919  */
3920 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3921 {
3922         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3923         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3924
3925         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3926
3927         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3928
3929         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3930
3931         /* Ensure tg_weight >= load */
3932         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3933         tg_weight += load;
3934
3935         shares = (tg_shares * load);
3936         if (tg_weight)
3937                 shares /= tg_weight;
3938
3939         /*
3940          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3941          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3942          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3943          * the group on a CPU.
3944          *
3945          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3946          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3947          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3948          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3949          * instead of 0.
3950          */
3951         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3952 }
3953 #endif /* CONFIG_SMP */
3954
3955 /*
3956  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3957  * runqueue.
3958  */
3959 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3960 {
3961         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3962         long shares;
3963
3964         if (!gcfs_rq)
3965                 return;
3966
3967         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3968                 return;
3969
3970 #ifndef CONFIG_SMP
3971         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3972 #else
3973         shares = calc_group_shares(gcfs_rq);
3974 #endif
3975         if (unlikely(se->load.weight != shares))
3976                 reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
3977 }
3978
3979 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3980 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3981 {
3982 }
3983 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3984
3985 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3986 {
3987         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3988
3989         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3990                 /*
3991                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3992                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3993                  * a real problem.
3994                  *
3995                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3996                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3997                  * number include things like RT tasks.
3998                  *
3999                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
4000                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
4001                  *
4002                  * See cpu_util_cfs().
4003                  */
4004                 cpufreq_update_util(rq, flags);
4005         }
4006 }
4007
4008 #ifdef CONFIG_SMP
4009 static inline bool load_avg_is_decayed(struct sched_avg *sa)
4010 {
4011         if (sa->load_sum)
4012                 return false;
4013
4014         if (sa->util_sum)
4015                 return false;
4016
4017         if (sa->runnable_sum)
4018                 return false;
4019
4020         /*
4021          * _avg must be null when _sum are null because _avg = _sum / divider
4022          * Make sure that rounding and/or propagation of PELT values never
4023          * break this.
4024          */
4025         SCHED_WARN_ON(sa->load_avg ||
4026                       sa->util_avg ||
4027                       sa->runnable_avg);
4028
4029         return true;
4030 }
4031
4032 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
4033 {
4034         return u64_u32_load_copy(cfs_rq->avg.last_update_time,
4035                                  cfs_rq->last_update_time_copy);
4036 }
4037 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4038 /*
4039  * Because list_add_leaf_cfs_rq always places a child cfs_rq on the list
4040  * immediately before a parent cfs_rq, and cfs_rqs are removed from the list
4041  * bottom-up, we only have to test whether the cfs_rq before us on the list
4042  * is our child.
4043  * If cfs_rq is not on the list, test whether a child needs its to be added to
4044  * connect a branch to the tree  * (see list_add_leaf_cfs_rq() for details).
4045  */
4046 static inline bool child_cfs_rq_on_list(struct cfs_rq *cfs_rq)
4047 {
4048         struct cfs_rq *prev_cfs_rq;
4049         struct list_head *prev;
4050
4051         if (cfs_rq->on_list) {
4052                 prev = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
4053         } else {
4054                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4055
4056                 prev = rq->tmp_alone_branch;
4057         }
4058
4059         prev_cfs_rq = container_of(prev, struct cfs_rq, leaf_cfs_rq_list);
4060
4061         return (prev_cfs_rq->tg->parent == cfs_rq->tg);
4062 }
4063
4064 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
4065 {
4066         if (cfs_rq->load.weight)
4067                 return false;
4068
4069         if (!load_avg_is_decayed(&cfs_rq->avg))
4070                 return false;
4071
4072         if (child_cfs_rq_on_list(cfs_rq))
4073                 return false;
4074
4075         return true;
4076 }
4077
4078 /**
4079  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
4080  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
4081  *
4082  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
4083  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
4084  * considerations.
4085  *
4086  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
4087  * differential update where we store the last value we propagated. This in
4088  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
4089  *
4090  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
4091  */
4092 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4093 {
4094         long delta;
4095         u64 now;
4096
4097         /*
4098          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
4099          */
4100         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
4101                 return;
4102
4103         /* rq has been offline and doesn't contribute to the share anymore: */
4104         if (!cpu_active(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
4105                 return;
4106
4107         /*
4108          * For migration heavy workloads, access to tg->load_avg can be
4109          * unbound. Limit the update rate to at most once per ms.
4110          */
4111         now = sched_clock_cpu(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
4112         if (now - cfs_rq->last_update_tg_load_avg < NSEC_PER_MSEC)
4113                 return;
4114
4115         delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4116         if (abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
4117                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
4118                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
4119                 cfs_rq->last_update_tg_load_avg = now;
4120         }
4121 }
4122
4123 static inline void clear_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4124 {
4125         long delta;
4126         u64 now;
4127
4128         /*
4129          * No need to update load_avg for root_task_group, as it is not used.
4130          */
4131         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
4132                 return;
4133
4134         now = sched_clock_cpu(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
4135         delta = 0 - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4136         atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
4137         cfs_rq->tg_load_avg_contrib = 0;
4138         cfs_rq->last_update_tg_load_avg = now;
4139 }
4140
4141 /* CPU offline callback: */
4142 static void __maybe_unused clear_tg_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4143 {
4144         struct task_group *tg;
4145
4146         lockdep_assert_rq_held(rq);
4147
4148         /*
4149          * The rq clock has already been updated in
4150          * set_rq_offline(), so we should skip updating
4151          * the rq clock again in unthrottle_cfs_rq().
4152          */
4153         rq_clock_start_loop_update(rq);
4154
4155         rcu_read_lock();
4156         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4157                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4158
4159                 clear_tg_load_avg(cfs_rq);
4160         }
4161         rcu_read_unlock();
4162
4163         rq_clock_stop_loop_update(rq);
4164 }
4165
4166 /*
4167  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
4168  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
4169  * including the state of rq->lock, should be made.
4170  */
4171 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
4172                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
4173 {
4174         u64 p_last_update_time;
4175         u64 n_last_update_time;
4176
4177         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
4178                 return;
4179
4180         /*
4181          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
4182          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
4183          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
4184          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
4185          * the wakee more load sounds not bad.
4186          */
4187         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
4188                 return;
4189
4190         p_last_update_time = cfs_rq_last_update_time(prev);
4191         n_last_update_time = cfs_rq_last_update_time(next);
4192
4193         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
4194         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
4195 }
4196
4197 /*
4198  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
4199  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
4200  * that for each group:
4201  *
4202  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
4203  *
4204  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
4205  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
4206  *
4207  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
4208  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
4209  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
4210  *
4211  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
4212  *
4213  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
4214  *
4215  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
4216  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
4217  *
4218  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
4219  *
4220  * And per (1) we have:
4221  *
4222  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
4223  *
4224  * Which gives:
4225  *
4226  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
4227  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
4228  *                               grq->load.weight
4229  *
4230  * Except that is wrong!
4231  *
4232  * Because while for entities historical weight is not important and we
4233  * really only care about our future and therefore can consider a pure
4234  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
4235  *
4236  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
4237  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
4238  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
4239  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
4240  *
4241  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
4242  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
4243  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
4244  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
4245  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
4246  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
4247  *
4248  * So we'll have to approximate.. :/
4249  *
4250  * Given the constraint:
4251  *
4252  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
4253  *
4254  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
4255  * overlap.
4256  *
4257  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
4258  *
4259  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
4260  *
4261  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
4262  *
4263  */
4264 static inline void
4265 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
4266 {
4267         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
4268         u32 new_sum, divider;
4269
4270         /* Nothing to update */
4271         if (!delta_avg)
4272                 return;
4273
4274         /*
4275          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4276          * See ___update_load_avg() for details.
4277          */
4278         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4279
4280
4281         /* Set new sched_entity's utilization */
4282         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
4283         new_sum = se->avg.util_avg * divider;
4284         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.util_sum;
4285         se->avg.util_sum = new_sum;
4286
4287         /* Update parent cfs_rq utilization */
4288         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta_avg);
4289         add_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, delta_sum);
4290
4291         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4292         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
4293                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4294 }
4295
4296 static inline void
4297 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
4298 {
4299         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
4300         u32 new_sum, divider;
4301
4302         /* Nothing to update */
4303         if (!delta_avg)
4304                 return;
4305
4306         /*
4307          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4308          * See ___update_load_avg() for details.
4309          */
4310         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4311
4312         /* Set new sched_entity's runnable */
4313         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
4314         new_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
4315         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.runnable_sum;
4316         se->avg.runnable_sum = new_sum;
4317
4318         /* Update parent cfs_rq runnable */
4319         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta_avg);
4320         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, delta_sum);
4321         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4322         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
4323                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4324 }
4325
4326 static inline void
4327 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
4328 {
4329         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
4330         unsigned long load_avg;
4331         u64 load_sum = 0;
4332         s64 delta_sum;
4333         u32 divider;
4334
4335         if (!runnable_sum)
4336                 return;
4337
4338         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
4339
4340         /*
4341          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4342          * See ___update_load_avg() for details.
4343          */
4344         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4345
4346         if (runnable_sum >= 0) {
4347                 /*
4348                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
4349                  * the CPU is saturated running == runnable.
4350                  */
4351                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
4352                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
4353         } else {
4354                 /*
4355                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
4356                  * assuming all tasks are equally runnable.
4357                  */
4358                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
4359                         load_sum = div_u64(gcfs_rq->avg.load_sum,
4360                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
4361                 }
4362
4363                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
4364                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
4365         }
4366
4367         /*
4368          * runnable_sum can't be lower than running_sum
4369          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
4370          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
4371          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
4372          */
4373         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4374         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
4375
4376         load_sum = se_weight(se) * runnable_sum;
4377         load_avg = div_u64(load_sum, divider);
4378
4379         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
4380         if (!delta_avg)
4381                 return;
4382
4383         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
4384
4385         se->avg.load_sum = runnable_sum;
4386         se->avg.load_avg = load_avg;
4387         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
4388         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
4389         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4390         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
4391                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4392 }
4393
4394 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
4395 {
4396         cfs_rq->propagate = 1;
4397         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
4398 }
4399
4400 /* Update task and its cfs_rq load average */
4401 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4402 {
4403         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
4404
4405         if (entity_is_task(se))
4406                 return 0;
4407
4408         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
4409         if (!gcfs_rq->propagate)
4410                 return 0;
4411
4412         gcfs_rq->propagate = 0;
4413
4414         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4415
4416         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
4417
4418         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
4419         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
4420         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
4421
4422         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4423         trace_pelt_se_tp(se);
4424
4425         return 1;
4426 }
4427
4428 /*
4429  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
4430  * group_entity:
4431  */
4432 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
4433 {
4434         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
4435
4436         /*
4437          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
4438          * decay it:
4439          */
4440         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
4441                 return false;
4442
4443         /*
4444          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
4445          * the utilization of the sched_entity:
4446          */
4447         if (gcfs_rq->propagate)
4448                 return false;
4449
4450         /*
4451          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
4452          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
4453          * waste of time to try to decay it:
4454          */
4455         return true;
4456 }
4457
4458 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
4459
4460 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4461
4462 static inline void clear_tg_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4463
4464 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4465 {
4466         return 0;
4467 }
4468
4469 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
4470
4471 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
4472
4473 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4474 static inline void migrate_se_pelt_lag(struct sched_entity *se)
4475 {
4476         u64 throttled = 0, now, lut;
4477         struct cfs_rq *cfs_rq;
4478         struct rq *rq;
4479         bool is_idle;
4480
4481         if (load_avg_is_decayed(&se->avg))
4482                 return;
4483
4484         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4485         rq = rq_of(cfs_rq);
4486
4487         rcu_read_lock();
4488         is_idle = is_idle_task(rcu_dereference(rq->curr));
4489         rcu_read_unlock();
4490
4491         /*
4492          * The lag estimation comes with a cost we don't want to pay all the
4493          * time. Hence, limiting to the case where the source CPU is idle and
4494          * we know we are at the greatest risk to have an outdated clock.
4495          */
4496         if (!is_idle)
4497                 return;
4498
4499         /*
4500          * Estimated "now" is: last_update_time + cfs_idle_lag + rq_idle_lag, where:
4501          *
4502          *   last_update_time (the cfs_rq's last_update_time)
4503          *      = cfs_rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
4504          *      = rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
4505          *        - cfs->throttled_clock_pelt_time@cfs_rq_idle
4506          *
4507          *   cfs_idle_lag (delta between rq's update and cfs_rq's update)
4508          *      = rq_clock_pelt()@rq_idle - rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
4509          *
4510          *   rq_idle_lag (delta between now and rq's update)
4511          *      = sched_clock_cpu() - rq_clock()@rq_idle
4512          *
4513          * We can then write:
4514          *
4515          *    now = rq_clock_pelt()@rq_idle - cfs->throttled_clock_pelt_time +
4516          *          sched_clock_cpu() - rq_clock()@rq_idle
4517          * Where:
4518          *      rq_clock_pelt()@rq_idle is rq->clock_pelt_idle
4519          *      rq_clock()@rq_idle      is rq->clock_idle
4520          *      cfs->throttled_clock_pelt_time@cfs_rq_idle
4521          *                              is cfs_rq->throttled_pelt_idle
4522          */
4523
4524 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4525         throttled = u64_u32_load(cfs_rq->throttled_pelt_idle);
4526         /* The clock has been stopped for throttling */
4527         if (throttled == U64_MAX)
4528                 return;
4529 #endif
4530         now = u64_u32_load(rq->clock_pelt_idle);
4531         /*
4532          * Paired with _update_idle_rq_clock_pelt(). It ensures at the worst case
4533          * is observed the old clock_pelt_idle value and the new clock_idle,
4534          * which lead to an underestimation. The opposite would lead to an
4535          * overestimation.
4536          */
4537         smp_rmb();
4538         lut = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
4539
4540         now -= throttled;
4541         if (now < lut)
4542                 /*
4543                  * cfs_rq->avg.last_update_time is more recent than our
4544                  * estimation, let's use it.
4545                  */
4546                 now = lut;
4547         else
4548                 now += sched_clock_cpu(cpu_of(rq)) - u64_u32_load(rq->clock_idle);
4549
4550         __update_load_avg_blocked_se(now, se);
4551 }
4552 #else
4553 static void migrate_se_pelt_lag(struct sched_entity *se) {}
4554 #endif
4555
4556 /**
4557  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
4558  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
4559  * @cfs_rq: cfs_rq to update
4560  *
4561  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
4562  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached.
4563  *
4564  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
4565  *
4566  * Return: true if the load decayed or we removed load.
4567  *
4568  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
4569  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
4570  */
4571 static inline int
4572 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
4573 {
4574         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
4575         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
4576         int decayed = 0;
4577
4578         if (cfs_rq->removed.nr) {
4579                 unsigned long r;
4580                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4581
4582                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
4583                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
4584                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
4585                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
4586                 cfs_rq->removed.nr = 0;
4587                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
4588
4589                 r = removed_load;
4590                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
4591                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
4592                 /* See sa->util_sum below */
4593                 sa->load_sum = max_t(u32, sa->load_sum, sa->load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4594
4595                 r = removed_util;
4596                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
4597                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
4598                 /*
4599                  * Because of rounding, se->util_sum might ends up being +1 more than
4600                  * cfs->util_sum. Although this is not a problem by itself, detaching
4601                  * a lot of tasks with the rounding problem between 2 updates of
4602                  * util_avg (~1ms) can make cfs->util_sum becoming null whereas
4603                  * cfs_util_avg is not.
4604                  * Check that util_sum is still above its lower bound for the new
4605                  * util_avg. Given that period_contrib might have moved since the last
4606                  * sync, we are only sure that util_sum must be above or equal to
4607                  *    util_avg * minimum possible divider
4608                  */
4609                 sa->util_sum = max_t(u32, sa->util_sum, sa->util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4610
4611                 r = removed_runnable;
4612                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
4613                 sub_positive(&sa->runnable_sum, r * divider);
4614                 /* See sa->util_sum above */
4615                 sa->runnable_sum = max_t(u32, sa->runnable_sum,
4616                                               sa->runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4617
4618                 /*
4619                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
4620                  * can use it to estimate removed_load_sum.
4621                  */
4622                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
4623                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
4624
4625                 decayed = 1;
4626         }
4627
4628         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
4629         u64_u32_store_copy(sa->last_update_time,
4630                            cfs_rq->last_update_time_copy,
4631                            sa->last_update_time);
4632         return decayed;
4633 }
4634
4635 /**
4636  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
4637  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
4638  * @se: sched_entity to attach
4639  *
4640  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
4641  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
4642  */
4643 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4644 {
4645         /*
4646          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4647          * See ___update_load_avg() for details.
4648          */
4649         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4650
4651         /*
4652          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
4653          * window because without that, really weird and wonderful things can
4654          * happen.
4655          *
4656          * XXX illustrate
4657          */
4658         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
4659         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
4660
4661         /*
4662          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
4663          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
4664          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
4665          * _sum a little.
4666          */
4667         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
4668
4669         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
4670
4671         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * divider;
4672         if (se_weight(se) < se->avg.load_sum)
4673                 se->avg.load_sum = div_u64(se->avg.load_sum, se_weight(se));
4674         else
4675                 se->avg.load_sum = 1;
4676
4677         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
4678         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
4679         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
4680         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
4681         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
4682
4683         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
4684
4685         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4686
4687         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4688 }
4689
4690 /**
4691  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
4692  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
4693  * @se: sched_entity to detach
4694  *
4695  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
4696  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
4697  */
4698 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4699 {
4700         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
4701         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
4702         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
4703         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4704         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
4705                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4706
4707         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
4708         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, se->avg.runnable_sum);
4709         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4710         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
4711                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4712
4713         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
4714
4715         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4716
4717         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4718 }
4719
4720 /*
4721  * Optional action to be done while updating the load average
4722  */
4723 #define UPDATE_TG       0x1
4724 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
4725 #define DO_ATTACH       0x4
4726 #define DO_DETACH       0x8
4727
4728 /* Update task and its cfs_rq load average */
4729 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4730 {
4731         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
4732         int decayed;
4733
4734         /*
4735          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
4736          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
4737          */
4738         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
4739                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
4740
4741         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
4742         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
4743
4744         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
4745
4746                 /*
4747                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
4748                  * !last_update_time means we've passed through
4749                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
4750                  *
4751                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
4752                  */
4753                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
4754                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
4755
4756         } else if (flags & DO_DETACH) {
4757                 /*
4758                  * DO_DETACH means we're here from dequeue_entity()
4759                  * and we are migrating task out of the CPU.
4760                  */
4761                 detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
4762                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
4763         } else if (decayed) {
4764                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4765
4766                 if (flags & UPDATE_TG)
4767                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
4768         }
4769 }
4770
4771 /*
4772  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
4773  * the previous rq.
4774  */
4775 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4776 {
4777         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4778         u64 last_update_time;
4779
4780         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
4781         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
4782 }
4783
4784 /*
4785  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
4786  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
4787  */
4788 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4789 {
4790         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4791         unsigned long flags;
4792
4793         /*
4794          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
4795          * enqueue_task_fair() which will have added things to the cfs_rq,
4796          * so we can remove unconditionally.
4797          */
4798
4799         sync_entity_load_avg(se);
4800
4801         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
4802         ++cfs_rq->removed.nr;
4803         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
4804         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
4805         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
4806         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
4807 }
4808
4809 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4810 {
4811         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
4812 }
4813
4814 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4815 {
4816         return cfs_rq->avg.load_avg;
4817 }
4818
4819 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
4820
4821 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
4822 {
4823         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
4824 }
4825
4826 static inline unsigned long task_runnable(struct task_struct *p)
4827 {
4828         return READ_ONCE(p->se.avg.runnable_avg);
4829 }
4830
4831 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
4832 {
4833         return READ_ONCE(p->se.avg.util_est) & ~UTIL_AVG_UNCHANGED;
4834 }
4835
4836 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
4837 {
4838         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
4839 }
4840
4841 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4842                                     struct task_struct *p)
4843 {
4844         unsigned int enqueued;
4845
4846         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4847                 return;
4848
4849         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4850         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est;
4851         enqueued += _task_util_est(p);
4852         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est, enqueued);
4853
4854         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4855 }
4856
4857 static inline void util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4858                                     struct task_struct *p)
4859 {
4860         unsigned int enqueued;
4861
4862         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4863                 return;
4864
4865         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4866         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est;
4867         enqueued -= min_t(unsigned int, enqueued, _task_util_est(p));
4868         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est, enqueued);
4869
4870         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4871 }
4872
4873 #define UTIL_EST_MARGIN (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)
4874
4875 static inline void util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq,
4876                                    struct task_struct *p,
4877                                    bool task_sleep)
4878 {
4879         unsigned int ewma, dequeued, last_ewma_diff;
4880
4881         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4882                 return;
4883
4884         /*
4885          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
4886          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
4887          */
4888         if (!task_sleep)
4889                 return;
4890
4891         /* Get current estimate of utilization */
4892         ewma = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
4893
4894         /*
4895          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
4896          * skip the util_est update.
4897          */
4898         if (ewma & UTIL_AVG_UNCHANGED)
4899                 return;
4900
4901         /* Get utilization at dequeue */
4902         dequeued = task_util(p);
4903
4904         /*
4905          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
4906          * to smooth utilization decreases.
4907          */
4908         if (ewma <= dequeued) {
4909                 ewma = dequeued;
4910                 goto done;
4911         }
4912
4913         /*
4914          * Skip update of task's estimated utilization when its members are
4915          * already ~1% close to its last activation value.
4916          */
4917         last_ewma_diff = ewma - dequeued;
4918         if (last_ewma_diff < UTIL_EST_MARGIN)
4919                 goto done;
4920
4921         /*
4922          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
4923          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
4924          */
4925         if (dequeued > arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
4926                 return;
4927
4928         /*
4929          * To avoid underestimate of task utilization, skip updates of EWMA if
4930          * we cannot grant that thread got all CPU time it wanted.
4931          */
4932         if ((dequeued + UTIL_EST_MARGIN) < task_runnable(p))
4933                 goto done;
4934
4935
4936         /*
4937          * Update Task's estimated utilization
4938          *
4939          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4940          * of the task size. This is done by using this value to update the
4941          * Exponential Weighted Moving Average (EWMA):
4942          *
4943          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4944          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4945          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4946          *          = w * (      -last_ewma_diff           ) +     ewma(t-1)
4947          *          = w * (-last_ewma_diff +  ewma(t-1) / w)
4948          *
4949          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4950          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4951          */
4952         ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4953         ewma  -= last_ewma_diff;
4954         ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4955 done:
4956         ewma |= UTIL_AVG_UNCHANGED;
4957         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ewma);
4958
4959         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
4960 }
4961
4962 static inline int util_fits_cpu(unsigned long util,
4963                                 unsigned long uclamp_min,
4964                                 unsigned long uclamp_max,
4965                                 int cpu)
4966 {
4967         unsigned long capacity_orig, capacity_orig_thermal;
4968         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
4969         bool fits, uclamp_max_fits;
4970
4971         /*
4972          * Check if the real util fits without any uclamp boost/cap applied.
4973          */
4974         fits = fits_capacity(util, capacity);
4975
4976         if (!uclamp_is_used())
4977                 return fits;
4978
4979         /*
4980          * We must use arch_scale_cpu_capacity() for comparing against uclamp_min and
4981          * uclamp_max. We only care about capacity pressure (by using
4982          * capacity_of()) for comparing against the real util.
4983          *
4984          * If a task is boosted to 1024 for example, we don't want a tiny
4985          * pressure to skew the check whether it fits a CPU or not.
4986          *
4987          * Similarly if a task is capped to arch_scale_cpu_capacity(little_cpu), it
4988          * should fit a little cpu even if there's some pressure.
4989          *
4990          * Only exception is for thermal pressure since it has a direct impact
4991          * on available OPP of the system.
4992          *
4993          * We honour it for uclamp_min only as a drop in performance level
4994          * could result in not getting the requested minimum performance level.
4995          *
4996          * For uclamp_max, we can tolerate a drop in performance level as the
4997          * goal is to cap the task. So it's okay if it's getting less.
4998          */
4999         capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
5000         capacity_orig_thermal = capacity_orig - arch_scale_thermal_pressure(cpu);
5001
5002         /*
5003          * We want to force a task to fit a cpu as implied by uclamp_max.
5004          * But we do have some corner cases to cater for..
5005          *
5006          *
5007          *                                 C=z
5008          *   |                             ___
5009          *   |                  C=y       |   |
5010          *   |_ _ _ _ _ _ _ _ _ ___ _ _ _ | _ | _ _ _ _ _  uclamp_max
5011          *   |      C=x        |   |      |   |
5012          *   |      ___        |   |      |   |
5013          *   |     |   |       |   |      |   |    (util somewhere in this region)
5014          *   |     |   |       |   |      |   |
5015          *   |     |   |       |   |      |   |
5016          *   +----------------------------------------
5017          *         cpu0        cpu1       cpu2
5018          *
5019          *   In the above example if a task is capped to a specific performance
5020          *   point, y, then when:
5021          *
5022          *   * util = 80% of x then it does not fit on cpu0 and should migrate
5023          *     to cpu1
5024          *   * util = 80% of y then it is forced to fit on cpu1 to honour
5025          *     uclamp_max request.
5026          *
5027          *   which is what we're enforcing here. A task always fits if
5028          *   uclamp_max <= capacity_orig. But when uclamp_max > capacity_orig,
5029          *   the normal upmigration rules should withhold still.
5030          *
5031          *   Only exception is when we are on max capacity, then we need to be
5032          *   careful not to block overutilized state. This is so because:
5033          *
5034          *     1. There's no concept of capping at max_capacity! We can't go
5035          *        beyond this performance level anyway.
5036          *     2. The system is being saturated when we're operating near
5037          *        max capacity, it doesn't make sense to block overutilized.
5038          */
5039         uclamp_max_fits = (capacity_orig == SCHED_CAPACITY_SCALE) && (uclamp_max == SCHED_CAPACITY_SCALE);
5040         uclamp_max_fits = !uclamp_max_fits && (uclamp_max <= capacity_orig);
5041         fits = fits || uclamp_max_fits;
5042
5043         /*
5044          *
5045          *                                 C=z
5046          *   |                             ___       (region a, capped, util >= uclamp_max)
5047          *   |                  C=y       |   |
5048          *   |_ _ _ _ _ _ _ _ _ ___ _ _ _ | _ | _ _ _ _ _ uclamp_max
5049          *   |      C=x        |   |      |   |
5050          *   |      ___        |   |      |   |      (region b, uclamp_min <= util <= uclamp_max)
5051          *   |_ _ _|_ _|_ _ _ _| _ | _ _ _| _ | _ _ _ _ _ uclamp_min
5052          *   |     |   |       |   |      |   |
5053          *   |     |   |       |   |      |   |      (region c, boosted, util < uclamp_min)
5054          *   +----------------------------------------
5055          *         cpu0        cpu1       cpu2
5056          *
5057          * a) If util > uclamp_max, then we're capped, we don't care about
5058          *    actual fitness value here. We only care if uclamp_max fits
5059          *    capacity without taking margin/pressure into account.
5060          *    See comment above.
5061          *
5062          * b) If uclamp_min <= util <= uclamp_max, then the normal
5063          *    fits_capacity() rules apply. Except we need to ensure that we
5064          *    enforce we remain within uclamp_max, see comment above.
5065          *
5066          * c) If util < uclamp_min, then we are boosted. Same as (b) but we
5067          *    need to take into account the boosted value fits the CPU without
5068          *    taking margin/pressure into account.
5069          *
5070          * Cases (a) and (b) are handled in the 'fits' variable already. We
5071          * just need to consider an extra check for case (c) after ensuring we
5072          * handle the case uclamp_min > uclamp_max.
5073          */
5074         uclamp_min = min(uclamp_min, uclamp_max);
5075         if (fits && (util < uclamp_min) && (uclamp_min > capacity_orig_thermal))
5076                 return -1;
5077
5078         return fits;
5079 }
5080
5081 static inline int task_fits_cpu(struct task_struct *p, int cpu)
5082 {
5083         unsigned long uclamp_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
5084         unsigned long uclamp_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
5085         unsigned long util = task_util_est(p);
5086         /*
5087          * Return true only if the cpu fully fits the task requirements, which
5088          * include the utilization but also the performance hints.
5089          */
5090         return (util_fits_cpu(util, uclamp_min, uclamp_max, cpu) > 0);
5091 }
5092
5093 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
5094 {
5095         if (!sched_asym_cpucap_active())
5096                 return;
5097
5098         if (!p || p->nr_cpus_allowed == 1) {
5099                 rq->misfit_task_load = 0;
5100                 return;
5101         }
5102
5103         if (task_fits_cpu(p, cpu_of(rq))) {
5104                 rq->misfit_task_load = 0;
5105                 return;
5106         }
5107
5108         /*
5109          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
5110          * task_h_load() returns 0.
5111          */
5112         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
5113 }
5114
5115 #else /* CONFIG_SMP */
5116
5117 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
5118 {
5119         return !cfs_rq->nr_running;
5120 }
5121
5122 #define UPDATE_TG       0x0
5123 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
5124 #define DO_ATTACH       0x0
5125 #define DO_DETACH       0x0
5126
5127 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
5128 {
5129         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
5130 }
5131
5132 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
5133
5134 static inline void
5135 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
5136 static inline void
5137 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
5138
5139 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
5140 {
5141         return 0;
5142 }
5143
5144 static inline void
5145 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
5146
5147 static inline void
5148 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
5149
5150 static inline void
5151 util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
5152                 bool task_sleep) {}
5153 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
5154
5155 #endif /* CONFIG_SMP */
5156
5157 static void
5158 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
5159 {
5160         u64 vslice, vruntime = avg_vruntime(cfs_rq);
5161         s64 lag = 0;
5162
5163         se->slice = sysctl_sched_base_slice;
5164         vslice = calc_delta_fair(se->slice, se);
5165
5166         /*
5167          * Due to how V is constructed as the weighted average of entities,
5168          * adding tasks with positive lag, or removing tasks with negative lag
5169          * will move 'time' backwards, this can screw around with the lag of
5170          * other tasks.
5171          *
5172          * EEVDF: placement strategy #1 / #2
5173          */
5174         if (sched_feat(PLACE_LAG) && cfs_rq->nr_running) {
5175                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5176                 unsigned long load;
5177
5178                 lag = se->vlag;
5179
5180                 /*
5181                  * If we want to place a task and preserve lag, we have to
5182                  * consider the effect of the new entity on the weighted
5183                  * average and compensate for this, otherwise lag can quickly
5184                  * evaporate.
5185                  *
5186                  * Lag is defined as:
5187                  *
5188                  *   lag_i = S - s_i = w_i * (V - v_i)
5189                  *
5190                  * To avoid the 'w_i' term all over the place, we only track
5191                  * the virtual lag:
5192                  *
5193                  *   vl_i = V - v_i <=> v_i = V - vl_i
5194                  *
5195                  * And we take V to be the weighted average of all v:
5196                  *
5197                  *   V = (\Sum w_j*v_j) / W
5198                  *
5199                  * Where W is: \Sum w_j
5200                  *
5201                  * Then, the weighted average after adding an entity with lag
5202                  * vl_i is given by:
5203                  *
5204                  *   V' = (\Sum w_j*v_j + w_i*v_i) / (W + w_i)
5205                  *      = (W*V + w_i*(V - vl_i)) / (W + w_i)
5206                  *      = (W*V + w_i*V - w_i*vl_i) / (W + w_i)
5207                  *      = (V*(W + w_i) - w_i*l) / (W + w_i)
5208                  *      = V - w_i*vl_i / (W + w_i)
5209                  *
5210                  * And the actual lag after adding an entity with vl_i is:
5211                  *
5212                  *   vl'_i = V' - v_i
5213                  *         = V - w_i*vl_i / (W + w_i) - (V - vl_i)
5214                  *         = vl_i - w_i*vl_i / (W + w_i)
5215                  *
5216                  * Which is strictly less than vl_i. So in order to preserve lag
5217                  * we should inflate the lag before placement such that the
5218                  * effective lag after placement comes out right.
5219                  *
5220                  * As such, invert the above relation for vl'_i to get the vl_i
5221                  * we need to use such that the lag after placement is the lag
5222                  * we computed before dequeue.
5223                  *
5224                  *   vl'_i = vl_i - w_i*vl_i / (W + w_i)
5225                  *         = ((W + w_i)*vl_i - w_i*vl_i) / (W + w_i)
5226                  *
5227                  *   (W + w_i)*vl'_i = (W + w_i)*vl_i - w_i*vl_i
5228                  *                   = W*vl_i
5229                  *
5230                  *   vl_i = (W + w_i)*vl'_i / W
5231                  */
5232                 load = cfs_rq->avg_load;
5233                 if (curr && curr->on_rq)
5234                         load += scale_load_down(curr->load.weight);
5235
5236                 lag *= load + scale_load_down(se->load.weight);
5237                 if (WARN_ON_ONCE(!load))
5238                         load = 1;
5239                 lag = div_s64(lag, load);
5240         }
5241
5242         se->vruntime = vruntime - lag;
5243
5244         /*
5245          * When joining the competition; the exisiting tasks will be,
5246          * on average, halfway through their slice, as such start tasks
5247          * off with half a slice to ease into the competition.
5248          */
5249         if (sched_feat(PLACE_DEADLINE_INITIAL) && (flags & ENQUEUE_INITIAL))
5250                 vslice /= 2;
5251
5252         /*
5253          * EEVDF: vd_i = ve_i + r_i/w_i
5254          */
5255         se->deadline = se->vruntime + vslice;
5256 }
5257
5258 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
5259 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq);
5260
5261 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
5262
5263 static void
5264 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
5265 {
5266         bool curr = cfs_rq->curr == se;
5267
5268         /*
5269          * If we're the current task, we must renormalise before calling
5270          * update_curr().
5271          */
5272         if (curr)
5273                 place_entity(cfs_rq, se, flags);
5274
5275         update_curr(cfs_rq);
5276
5277         /*
5278          * When enqueuing a sched_entity, we must:
5279          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
5280          *   - For group_entity, update its runnable_weight to reflect the new
5281          *     h_nr_running of its group cfs_rq.
5282          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
5283          *     its group cfs_rq
5284          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
5285          */
5286         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
5287         se_update_runnable(se);
5288         /*
5289          * XXX update_load_avg() above will have attached us to the pelt sum;
5290          * but update_cfs_group() here will re-adjust the weight and have to
5291          * undo/redo all that. Seems wasteful.
5292          */
5293         update_cfs_group(se);
5294
5295         /*
5296          * XXX now that the entity has been re-weighted, and it's lag adjusted,
5297          * we can place the entity.
5298          */
5299         if (!curr)
5300                 place_entity(cfs_rq, se, flags);
5301
5302         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
5303
5304         /* Entity has migrated, no longer consider this task hot */
5305         if (flags & ENQUEUE_MIGRATED)
5306                 se->exec_start = 0;
5307
5308         check_schedstat_required();
5309         update_stats_enqueue_fair(cfs_rq, se, flags);
5310         if (!curr)
5311                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
5312         se->on_rq = 1;
5313
5314         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
5315                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
5316                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq)) {
5317                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5318                 } else {
5319 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
5320                         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5321
5322                         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq) && !cfs_rq->throttled_clock)
5323                                 cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
5324                         if (!cfs_rq->throttled_clock_self)
5325                                 cfs_rq->throttled_clock_self = rq_clock(rq);
5326 #endif
5327                 }
5328         }
5329 }
5330
5331 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
5332 {
5333         for_each_sched_entity(se) {
5334                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5335                 if (cfs_rq->next != se)
5336                         break;
5337
5338                 cfs_rq->next = NULL;
5339         }
5340 }
5341
5342 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
5343 {
5344         if (cfs_rq->next == se)
5345                 __clear_buddies_next(se);
5346 }
5347
5348 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
5349
5350 static void
5351 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
5352 {
5353         int action = UPDATE_TG;
5354
5355         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)))
5356                 action |= DO_DETACH;
5357
5358         /*
5359          * Update run-time statistics of the 'current'.
5360          */
5361         update_curr(cfs_rq);
5362
5363         /*
5364          * When dequeuing a sched_entity, we must:
5365          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
5366          *   - For group_entity, update its runnable_weight to reflect the new
5367          *     h_nr_running of its group cfs_rq.
5368          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
5369          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
5370          *     of its group cfs_rq.
5371          */
5372         update_load_avg(cfs_rq, se, action);
5373         se_update_runnable(se);
5374
5375         update_stats_dequeue_fair(cfs_rq, se, flags);
5376
5377         clear_buddies(cfs_rq, se);
5378
5379         update_entity_lag(cfs_rq, se);
5380         if (se != cfs_rq->curr)
5381                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
5382         se->on_rq = 0;
5383         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
5384
5385         /* return excess runtime on last dequeue */
5386         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5387
5388         update_cfs_group(se);
5389
5390         /*
5391          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
5392          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
5393          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
5394          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
5395          */
5396         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
5397                 update_min_vruntime(cfs_rq);
5398
5399         if (cfs_rq->nr_running == 0)
5400                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
5401 }
5402
5403 static void
5404 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
5405 {
5406         clear_buddies(cfs_rq, se);
5407
5408         /* 'current' is not kept within the tree. */
5409         if (se->on_rq) {
5410                 /*
5411                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
5412                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
5413                  * runqueue.
5414                  */
5415                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
5416                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
5417                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5418                 /*
5419                  * HACK, stash a copy of deadline at the point of pick in vlag,
5420                  * which isn't used until dequeue.
5421                  */
5422                 se->vlag = se->deadline;
5423         }
5424
5425         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
5426         cfs_rq->curr = se;
5427
5428         /*
5429          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
5430          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
5431          * when there are only lesser-weight tasks around):
5432          */
5433         if (schedstat_enabled() &&
5434             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
5435                 struct sched_statistics *stats;
5436
5437                 stats = __schedstats_from_se(se);
5438                 __schedstat_set(stats->slice_max,
5439                                 max((u64)stats->slice_max,
5440                                     se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
5441         }
5442
5443         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
5444 }
5445
5446 /*
5447  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
5448  * 1) keep things fair between processes/task groups
5449  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
5450  * 3) pick the "last" process, for cache locality
5451  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
5452  */
5453 static struct sched_entity *
5454 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
5455 {
5456         /*
5457          * Enabling NEXT_BUDDY will affect latency but not fairness.
5458          */
5459         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) &&
5460             cfs_rq->next && entity_eligible(cfs_rq, cfs_rq->next))
5461                 return cfs_rq->next;
5462
5463         return pick_eevdf(cfs_rq);
5464 }
5465
5466 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
5467
5468 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
5469 {
5470         /*
5471          * If still on the runqueue then deactivate_task()
5472          * was not called and update_curr() has to be done:
5473          */
5474         if (prev->on_rq)
5475                 update_curr(cfs_rq);
5476
5477         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
5478         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5479
5480         if (prev->on_rq) {
5481                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, prev);
5482                 /* Put 'current' back into the tree. */
5483                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
5484                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
5485                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
5486         }
5487         cfs_rq->curr = NULL;
5488 }
5489
5490 static void
5491 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
5492 {
5493         /*
5494          * Update run-time statistics of the 'current'.
5495          */
5496         update_curr(cfs_rq);
5497
5498         /*
5499          * Ensure that runnable average is periodically updated.
5500          */
5501         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
5502         update_cfs_group(curr);
5503
5504 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5505         /*
5506          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
5507          * validating it and just reschedule.
5508          */
5509         if (queued) {
5510                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
5511                 return;
5512         }
5513         /*
5514          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
5515          */
5516         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
5517                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
5518                 return;
5519 #endif
5520 }
5521
5522
5523 /**************************************************
5524  * CFS bandwidth control machinery
5525  */
5526
5527 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
5528
5529 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
5530 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
5531
5532 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5533 {
5534         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
5535 }
5536
5537 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
5538 {
5539         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
5540 }
5541
5542 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
5543 {
5544         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
5545 }
5546 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
5547 static bool cfs_bandwidth_used(void)
5548 {
5549         return true;
5550 }
5551
5552 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
5553 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
5554 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
5555
5556 /*
5557  * default period for cfs group bandwidth.
5558  * default: 0.1s, units: nanoseconds
5559  */
5560 static inline u64 default_cfs_period(void)
5561 {
5562         return 100000000ULL;
5563 }
5564
5565 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
5566 {
5567         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
5568 }
5569
5570 /*
5571  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
5572  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
5573  * around rq->lock.
5574  *
5575  * requires cfs_b->lock
5576  */
5577 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5578 {
5579         s64 runtime;
5580
5581         if (unlikely(cfs_b->quota == RUNTIME_INF))
5582                 return;
5583
5584         cfs_b->runtime += cfs_b->quota;
5585         runtime = cfs_b->runtime_snap - cfs_b->runtime;
5586         if (runtime > 0) {
5587                 cfs_b->burst_time += runtime;
5588                 cfs_b->nr_burst++;
5589         }
5590
5591         cfs_b->runtime = min(cfs_b->runtime, cfs_b->quota + cfs_b->burst);
5592         cfs_b->runtime_snap = cfs_b->runtime;
5593 }
5594
5595 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5596 {
5597         return &tg->cfs_bandwidth;
5598 }
5599
5600 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
5601 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
5602                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
5603 {
5604         u64 min_amount, amount = 0;
5605
5606         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5607
5608         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
5609         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
5610
5611         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5612                 amount = min_amount;
5613         else {
5614                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
5615
5616                 if (cfs_b->runtime > 0) {
5617                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
5618                         cfs_b->runtime -= amount;
5619                         cfs_b->idle = 0;
5620                 }
5621         }
5622
5623         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
5624
5625         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
5626 }
5627
5628 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
5629 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5630 {
5631         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5632         int ret;
5633
5634         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5635         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
5636         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5637
5638         return ret;
5639 }
5640
5641 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
5642 {
5643         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
5644         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
5645
5646         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5647                 return;
5648
5649         if (cfs_rq->throttled)
5650                 return;
5651         /*
5652          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
5653          * hierarchy can be throttled
5654          */
5655         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
5656                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
5657 }
5658
5659 static __always_inline
5660 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
5661 {
5662         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
5663                 return;
5664
5665         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
5666 }
5667
5668 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5669 {
5670         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
5671 }
5672
5673 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
5674 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5675 {
5676         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
5677 }
5678
5679 /*
5680  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
5681  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
5682  * load-balance operations.
5683  */
5684 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5685                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5686 {
5687         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
5688
5689         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
5690         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
5691
5692         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
5693                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
5694 }
5695
5696 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
5697 {
5698         struct rq *rq = data;
5699         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5700
5701         cfs_rq->throttle_count--;
5702         if (!cfs_rq->throttle_count) {
5703                 cfs_rq->throttled_clock_pelt_time += rq_clock_pelt(rq) -
5704                                              cfs_rq->throttled_clock_pelt;
5705
5706                 /* Add cfs_rq with load or one or more already running entities to the list */
5707                 if (!cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
5708                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5709
5710                 if (cfs_rq->throttled_clock_self) {
5711                         u64 delta = rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock_self;
5712
5713                         cfs_rq->throttled_clock_self = 0;
5714
5715                         if (SCHED_WARN_ON((s64)delta < 0))
5716                                 delta = 0;
5717
5718                         cfs_rq->throttled_clock_self_time += delta;
5719                 }
5720         }
5721
5722         return 0;
5723 }
5724
5725 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
5726 {
5727         struct rq *rq = data;
5728         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5729
5730         /* group is entering throttled state, stop time */
5731         if (!cfs_rq->throttle_count) {
5732                 cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(rq);
5733                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5734
5735                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->throttled_clock_self);
5736                 if (cfs_rq->nr_running)
5737                         cfs_rq->throttled_clock_self = rq_clock(rq);
5738         }
5739         cfs_rq->throttle_count++;
5740
5741         return 0;
5742 }
5743
5744 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5745 {
5746         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5747         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5748         struct sched_entity *se;
5749         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
5750
5751         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5752         /* This will start the period timer if necessary */
5753         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
5754                 /*
5755                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
5756                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
5757                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
5758                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
5759                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
5760                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
5761                  */
5762                 dequeue = 0;
5763         } else {
5764                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
5765                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
5766         }
5767         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5768
5769         if (!dequeue)
5770                 return false;  /* Throttle no longer required. */
5771
5772         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
5773
5774         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
5775         rcu_read_lock();
5776         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
5777         rcu_read_unlock();
5778
5779         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5780         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
5781         for_each_sched_entity(se) {
5782                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5783                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5784                 if (!se->on_rq)
5785                         goto done;
5786
5787                 dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
5788
5789                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5790                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5791
5792                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
5793                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
5794
5795                 if (qcfs_rq->load.weight) {
5796                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5797                         se = parent_entity(se);
5798                         break;
5799                 }
5800         }
5801
5802         for_each_sched_entity(se) {
5803                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5804                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5805                 if (!se->on_rq)
5806                         goto done;
5807
5808                 update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
5809                 se_update_runnable(se);
5810
5811                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5812                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5813
5814                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
5815                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
5816         }
5817
5818         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5819         sub_nr_running(rq, task_delta);
5820
5821 done:
5822         /*
5823          * Note: distribution will already see us throttled via the
5824          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
5825          */
5826         cfs_rq->throttled = 1;
5827         SCHED_WARN_ON(cfs_rq->throttled_clock);
5828         if (cfs_rq->nr_running)
5829                 cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
5830         return true;
5831 }
5832
5833 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5834 {
5835         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5836         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5837         struct sched_entity *se;
5838         long task_delta, idle_task_delta;
5839
5840         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5841
5842         cfs_rq->throttled = 0;
5843
5844         update_rq_clock(rq);
5845
5846         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5847         if (cfs_rq->throttled_clock) {
5848                 cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
5849                 cfs_rq->throttled_clock = 0;
5850         }
5851         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
5852         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5853
5854         /* update hierarchical throttle state */
5855         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
5856
5857         if (!cfs_rq->load.weight) {
5858                 if (!cfs_rq->on_list)
5859                         return;
5860                 /*
5861                  * Nothing to run but something to decay (on_list)?
5862                  * Complete the branch.
5863                  */
5864                 for_each_sched_entity(se) {
5865                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se)))
5866                                 break;
5867                 }
5868                 goto unthrottle_throttle;
5869         }
5870
5871         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5872         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
5873         for_each_sched_entity(se) {
5874                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5875
5876                 if (se->on_rq)
5877                         break;
5878                 enqueue_entity(qcfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
5879
5880                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5881                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5882
5883                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5884                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5885
5886                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5887                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5888                         goto unthrottle_throttle;
5889         }
5890
5891         for_each_sched_entity(se) {
5892                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5893
5894                 update_load_avg(qcfs_rq, se, UPDATE_TG);
5895                 se_update_runnable(se);
5896
5897                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5898                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5899
5900                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5901                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5902
5903                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5904                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5905                         goto unthrottle_throttle;
5906         }
5907
5908         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5909         add_nr_running(rq, task_delta);
5910
5911 unthrottle_throttle:
5912         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5913
5914         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
5915         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
5916                 resched_curr(rq);
5917 }
5918
5919 #ifdef CONFIG_SMP
5920 static void __cfsb_csd_unthrottle(void *arg)
5921 {
5922         struct cfs_rq *cursor, *tmp;
5923         struct rq *rq = arg;
5924         struct rq_flags rf;
5925
5926         rq_lock(rq, &rf);
5927
5928         /*
5929          * Iterating over the list can trigger several call to
5930          * update_rq_clock() in unthrottle_cfs_rq().
5931          * Do it once and skip the potential next ones.
5932          */
5933         update_rq_clock(rq);
5934         rq_clock_start_loop_update(rq);
5935
5936         /*
5937          * Since we hold rq lock we're safe from concurrent manipulation of
5938          * the CSD list. However, this RCU critical section annotates the
5939          * fact that we pair with sched_free_group_rcu(), so that we cannot
5940          * race with group being freed in the window between removing it
5941          * from the list and advancing to the next entry in the list.
5942          */
5943         rcu_read_lock();
5944
5945         list_for_each_entry_safe(cursor, tmp, &rq->cfsb_csd_list,
5946                                  throttled_csd_list) {
5947                 list_del_init(&cursor->throttled_csd_list);
5948
5949                 if (cfs_rq_throttled(cursor))
5950                         unthrottle_cfs_rq(cursor);
5951         }
5952
5953         rcu_read_unlock();
5954
5955         rq_clock_stop_loop_update(rq);
5956         rq_unlock(rq, &rf);
5957 }
5958
5959 static inline void __unthrottle_cfs_rq_async(struct cfs_rq *cfs_rq)
5960 {
5961         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5962         bool first;
5963
5964         if (rq == this_rq()) {
5965                 unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5966                 return;
5967         }
5968
5969         /* Already enqueued */
5970         if (SCHED_WARN_ON(!list_empty(&cfs_rq->throttled_csd_list)))
5971                 return;
5972
5973         first = list_empty(&rq->cfsb_csd_list);
5974         list_add_tail(&cfs_rq->throttled_csd_list, &rq->cfsb_csd_list);
5975         if (first)
5976                 smp_call_function_single_async(cpu_of(rq), &rq->cfsb_csd);
5977 }
5978 #else
5979 static inline void __unthrottle_cfs_rq_async(struct cfs_rq *cfs_rq)
5980 {
5981         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5982 }
5983 #endif
5984
5985 static void unthrottle_cfs_rq_async(struct cfs_rq *cfs_rq)
5986 {
5987         lockdep_assert_rq_held(rq_of(cfs_rq));
5988
5989         if (SCHED_WARN_ON(!cfs_rq_throttled(cfs_rq) ||
5990             cfs_rq->runtime_remaining <= 0))
5991                 return;
5992
5993         __unthrottle_cfs_rq_async(cfs_rq);
5994 }
5995
5996 static bool distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5997 {
5998         int this_cpu = smp_processor_id();
5999         u64 runtime, remaining = 1;
6000         bool throttled = false;
6001         struct cfs_rq *cfs_rq, *tmp;
6002         struct rq_flags rf;
6003         struct rq *rq;
6004         LIST_HEAD(local_unthrottle);
6005
6006         rcu_read_lock();
6007         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
6008                                 throttled_list) {
6009                 rq = rq_of(cfs_rq);
6010
6011                 if (!remaining) {
6012                         throttled = true;
6013                         break;
6014                 }
6015
6016                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
6017                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6018                         goto next;
6019
6020                 /* Already queued for async unthrottle */
6021                 if (!list_empty(&cfs_rq->throttled_csd_list))
6022                         goto next;
6023
6024                 /* By the above checks, this should never be true */
6025                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
6026
6027                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
6028                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
6029                 if (runtime > cfs_b->runtime)
6030                         runtime = cfs_b->runtime;
6031                 cfs_b->runtime -= runtime;
6032                 remaining = cfs_b->runtime;
6033                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
6034
6035                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
6036
6037                 /* we check whether we're throttled above */
6038                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0) {
6039                         if (cpu_of(rq) != this_cpu) {
6040                                 unthrottle_cfs_rq_async(cfs_rq);
6041                         } else {
6042                                 /*
6043                                  * We currently only expect to be unthrottling
6044                                  * a single cfs_rq locally.
6045                                  */
6046                                 SCHED_WARN_ON(!list_empty(&local_unthrottle));
6047                                 list_add_tail(&cfs_rq->throttled_csd_list,
6048                                               &local_unthrottle);
6049                         }
6050                 } else {
6051                         throttled = true;
6052                 }
6053
6054 next:
6055                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
6056         }
6057
6058         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, tmp, &local_unthrottle,
6059                                  throttled_csd_list) {
6060                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6061
6062                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
6063
6064                 list_del_init(&cfs_rq->throttled_csd_list);
6065
6066                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6067                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
6068
6069                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
6070         }
6071         SCHED_WARN_ON(!list_empty(&local_unthrottle));
6072
6073         rcu_read_unlock();
6074
6075         return throttled;
6076 }
6077
6078 /*
6079  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
6080  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
6081  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
6082  * used to track this state.
6083  */
6084 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
6085 {
6086         int throttled;
6087
6088         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
6089         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
6090                 goto out_deactivate;
6091
6092         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
6093         cfs_b->nr_periods += overrun;
6094
6095         /* Refill extra burst quota even if cfs_b->idle */
6096         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
6097
6098         /*
6099          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
6100          * we're going inactive then everything else can be deferred
6101          */
6102         if (cfs_b->idle && !throttled)
6103                 goto out_deactivate;
6104
6105         if (!throttled) {
6106                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
6107                 cfs_b->idle = 1;
6108                 return 0;
6109         }
6110
6111         /* account preceding periods in which throttling occurred */
6112         cfs_b->nr_throttled += overrun;
6113
6114         /*
6115          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
6116          */
6117         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
6118                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6119                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
6120                 throttled = distribute_cfs_runtime(cfs_b);
6121                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
6122         }
6123
6124         /*
6125          * While we are ensured activity in the period following an
6126          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
6127          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
6128          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
6129          */
6130         cfs_b->idle = 0;
6131
6132         return 0;
6133
6134 out_deactivate:
6135         return 1;
6136 }
6137
6138 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
6139 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
6140 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
6141 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
6142 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
6143 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
6144
6145 /*
6146  * Are we near the end of the current quota period?
6147  *
6148  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
6149  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
6150  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
6151  */
6152 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
6153 {
6154         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
6155         s64 remaining;
6156
6157         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
6158         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
6159                 return 1;
6160
6161         /* is a quota refresh about to occur? */
6162         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
6163         if (remaining < (s64)min_expire)
6164                 return 1;
6165
6166         return 0;
6167 }
6168
6169 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6170 {
6171         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
6172
6173         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
6174         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
6175                 return;
6176
6177         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
6178         if (cfs_b->slack_started)
6179                 return;
6180         cfs_b->slack_started = true;
6181
6182         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
6183                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
6184                         HRTIMER_MODE_REL);
6185 }
6186
6187 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
6188 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6189 {
6190         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
6191         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
6192
6193         if (slack_runtime <= 0)
6194                 return;
6195
6196         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
6197         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
6198                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
6199
6200                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
6201                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
6202                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
6203                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
6204         }
6205         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
6206
6207         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
6208         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
6209 }
6210
6211 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6212 {
6213         if (!cfs_bandwidth_used())
6214                 return;
6215
6216         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
6217                 return;
6218
6219         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
6220 }
6221
6222 /*
6223  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
6224  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
6225  */
6226 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6227 {
6228         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
6229         unsigned long flags;
6230
6231         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
6232         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
6233         cfs_b->slack_started = false;
6234
6235         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
6236                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6237                 return;
6238         }
6239
6240         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
6241                 runtime = cfs_b->runtime;
6242
6243         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6244
6245         if (!runtime)
6246                 return;
6247
6248         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
6249 }
6250
6251 /*
6252  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
6253  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
6254  * runtime as update_curr() throttling can not trigger until it's on-rq.
6255  */
6256 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
6257 {
6258         if (!cfs_bandwidth_used())
6259                 return;
6260
6261         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
6262         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
6263                 return;
6264
6265         /* ensure the group is not already throttled */
6266         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6267                 return;
6268
6269         /* update runtime allocation */
6270         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
6271         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
6272                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
6273 }
6274
6275 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
6276 {
6277         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
6278
6279         if (!cfs_bandwidth_used())
6280                 return;
6281
6282         if (!tg->parent)
6283                 return;
6284
6285         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
6286         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
6287
6288         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
6289         cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(cpu_rq(cpu));
6290 }
6291
6292 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
6293 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6294 {
6295         if (!cfs_bandwidth_used())
6296                 return false;
6297
6298         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
6299                 return false;
6300
6301         /*
6302          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
6303          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
6304          */
6305         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6306                 return true;
6307
6308         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
6309 }
6310
6311 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
6312 {
6313         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
6314                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
6315
6316         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
6317
6318         return HRTIMER_NORESTART;
6319 }
6320
6321 extern const u64 max_cfs_quota_period;
6322
6323 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
6324 {
6325         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
6326                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
6327         unsigned long flags;
6328         int overrun;
6329         int idle = 0;
6330         int count = 0;
6331
6332         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
6333         for (;;) {
6334                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
6335                 if (!overrun)
6336                         break;
6337
6338                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
6339
6340                 if (++count > 3) {
6341                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
6342
6343                         /*
6344                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
6345                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
6346                          * to fail.
6347                          */
6348                         new = old * 2;
6349                         if (new < max_cfs_quota_period) {
6350                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
6351                                 cfs_b->quota *= 2;
6352                                 cfs_b->burst *= 2;
6353
6354                                 pr_warn_ratelimited(
6355         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
6356                                         smp_processor_id(),
6357                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
6358                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
6359                         } else {
6360                                 pr_warn_ratelimited(
6361         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
6362                                         smp_processor_id(),
6363                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
6364                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
6365                         }
6366
6367                         /* reset count so we don't come right back in here */
6368                         count = 0;
6369                 }
6370         }
6371         if (idle)
6372                 cfs_b->period_active = 0;
6373         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6374
6375         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
6376 }
6377
6378 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, struct cfs_bandwidth *parent)
6379 {
6380         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
6381         cfs_b->runtime = 0;
6382         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
6383         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
6384         cfs_b->burst = 0;
6385         cfs_b->hierarchical_quota = parent ? parent->hierarchical_quota : RUNTIME_INF;
6386
6387         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
6388         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
6389         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
6390
6391         /* Add a random offset so that timers interleave */
6392         hrtimer_set_expires(&cfs_b->period_timer,
6393                             get_random_u32_below(cfs_b->period));
6394         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
6395         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
6396         cfs_b->slack_started = false;
6397 }
6398
6399 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6400 {
6401         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
6402         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
6403         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_csd_list);
6404 }
6405
6406 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6407 {
6408         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
6409
6410         if (cfs_b->period_active)
6411                 return;
6412
6413         cfs_b->period_active = 1;
6414         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
6415         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
6416 }
6417
6418 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6419 {
6420         int __maybe_unused i;
6421
6422         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
6423         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
6424                 return;
6425
6426         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
6427         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
6428
6429         /*
6430          * It is possible that we still have some cfs_rq's pending on a CSD
6431          * list, though this race is very rare. In order for this to occur, we
6432          * must have raced with the last task leaving the group while there
6433          * exist throttled cfs_rq(s), and the period_timer must have queued the
6434          * CSD item but the remote cpu has not yet processed it. To handle this,
6435          * we can simply flush all pending CSD work inline here. We're
6436          * guaranteed at this point that no additional cfs_rq of this group can
6437          * join a CSD list.
6438          */
6439 #ifdef CONFIG_SMP
6440         for_each_possible_cpu(i) {
6441                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6442                 unsigned long flags;
6443
6444                 if (list_empty(&rq->cfsb_csd_list))
6445                         continue;
6446
6447                 local_irq_save(flags);
6448                 __cfsb_csd_unthrottle(rq);
6449                 local_irq_restore(flags);
6450         }
6451 #endif
6452 }
6453
6454 /*
6455  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
6456  *
6457  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
6458  * bits doesn't do much.
6459  */
6460
6461 /* cpu online callback */
6462 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
6463 {
6464         struct task_group *tg;
6465
6466         lockdep_assert_rq_held(rq);
6467
6468         rcu_read_lock();
6469         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
6470                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
6471                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
6472
6473                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
6474                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
6475                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
6476         }
6477         rcu_read_unlock();
6478 }
6479
6480 /* cpu offline callback */
6481 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
6482 {
6483         struct task_group *tg;
6484
6485         lockdep_assert_rq_held(rq);
6486
6487         /*
6488          * The rq clock has already been updated in the
6489          * set_rq_offline(), so we should skip updating
6490          * the rq clock again in unthrottle_cfs_rq().
6491          */
6492         rq_clock_start_loop_update(rq);
6493
6494         rcu_read_lock();
6495         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
6496                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
6497
6498                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
6499                         continue;
6500
6501                 /*
6502                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
6503                  * there's some valid quota amount
6504                  */
6505                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
6506                 /*
6507                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
6508                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
6509                  */
6510                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
6511
6512                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6513                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
6514         }
6515         rcu_read_unlock();
6516
6517         rq_clock_stop_loop_update(rq);
6518 }
6519
6520 bool cfs_task_bw_constrained(struct task_struct *p)
6521 {
6522         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6523
6524         if (!cfs_bandwidth_used())
6525                 return false;
6526
6527         if (cfs_rq->runtime_enabled ||
6528             tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg)->hierarchical_quota != RUNTIME_INF)
6529                 return true;
6530
6531         return false;
6532 }
6533
6534 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
6535 /* called from pick_next_task_fair() */
6536 static void sched_fair_update_stop_tick(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6537 {
6538         int cpu = cpu_of(rq);
6539
6540         if (!sched_feat(HZ_BW) || !cfs_bandwidth_used())
6541                 return;
6542
6543         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
6544                 return;
6545
6546         if (rq->nr_running != 1)
6547                 return;
6548
6549         /*
6550          *  We know there is only one task runnable and we've just picked it. The
6551          *  normal enqueue path will have cleared TICK_DEP_BIT_SCHED if we will
6552          *  be otherwise able to stop the tick. Just need to check if we are using
6553          *  bandwidth control.
6554          */
6555         if (cfs_task_bw_constrained(p))
6556                 tick_nohz_dep_set_cpu(cpu, TICK_DEP_BIT_SCHED);
6557 }
6558 #endif
6559
6560 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
6561
6562 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
6563 {
6564         return false;
6565 }
6566
6567 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
6568 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
6569 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
6570 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
6571 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
6572
6573 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
6574 {
6575         return 0;
6576 }
6577
6578 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
6579 {
6580         return 0;
6581 }
6582
6583 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
6584                                     int src_cpu, int dest_cpu)
6585 {
6586         return 0;
6587 }
6588
6589 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6590 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, struct cfs_bandwidth *parent) {}
6591 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
6592 #endif
6593
6594 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
6595 {
6596         return NULL;
6597 }
6598 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
6599 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
6600 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
6601 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHED
6602 bool cfs_task_bw_constrained(struct task_struct *p)
6603 {
6604         return false;
6605 }
6606 #endif
6607 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
6608
6609 #if !defined(CONFIG_CFS_BANDWIDTH) || !defined(CONFIG_NO_HZ_FULL)
6610 static inline void sched_fair_update_stop_tick(struct rq *rq, struct task_struct *p) {}
6611 #endif
6612
6613 /**************************************************
6614  * CFS operations on tasks:
6615  */
6616
6617 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
6618 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6619 {
6620         struct sched_entity *se = &p->se;
6621
6622         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
6623
6624         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
6625                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
6626                 u64 slice = se->slice;
6627                 s64 delta = slice - ran;
6628
6629                 if (delta < 0) {
6630                         if (task_current(rq, p))
6631                                 resched_curr(rq);
6632                         return;
6633                 }
6634                 hrtick_start(rq, delta);
6635         }
6636 }
6637
6638 /*
6639  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
6640  * current task is from our class and nr_running is low enough
6641  * to matter.
6642  */
6643 static void hrtick_update(struct rq *rq)
6644 {
6645         struct task_struct *curr = rq->curr;
6646
6647         if (!hrtick_enabled_fair(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
6648                 return;
6649
6650         hrtick_start_fair(rq, curr);
6651 }
6652 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
6653 static inline void
6654 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6655 {
6656 }
6657
6658 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
6659 {
6660 }
6661 #endif
6662
6663 #ifdef CONFIG_SMP
6664 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
6665 {
6666         unsigned long rq_util_min = uclamp_rq_get(cpu_rq(cpu), UCLAMP_MIN);
6667         unsigned long rq_util_max = uclamp_rq_get(cpu_rq(cpu), UCLAMP_MAX);
6668
6669         /* Return true only if the utilization doesn't fit CPU's capacity */
6670         return !util_fits_cpu(cpu_util_cfs(cpu), rq_util_min, rq_util_max, cpu);
6671 }
6672
6673 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
6674 {
6675         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
6676                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
6677                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
6678         }
6679 }
6680 #else
6681 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
6682 #endif
6683
6684 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
6685 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
6686 {
6687         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
6688                         rq->nr_running);
6689 }
6690
6691 #ifdef CONFIG_SMP
6692 static int sched_idle_cpu(int cpu)
6693 {
6694         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
6695 }
6696 #endif
6697
6698 /*
6699  * The enqueue_task method is called before nr_running is
6700  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
6701  * then put the task into the rbtree:
6702  */
6703 static void
6704 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
6705 {
6706         struct cfs_rq *cfs_rq;
6707         struct sched_entity *se = &p->se;
6708         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
6709         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
6710
6711         /*
6712          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
6713          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
6714          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
6715          * estimated utilization, before we update schedutil.
6716          */
6717         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
6718
6719         /*
6720          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
6721          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
6722          * passed.
6723          */
6724         if (p->in_iowait)
6725                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
6726
6727         for_each_sched_entity(se) {
6728                 if (se->on_rq)
6729                         break;
6730                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6731                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
6732
6733                 cfs_rq->h_nr_running++;
6734                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
6735
6736                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6737                         idle_h_nr_running = 1;
6738
6739                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6740                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6741                         goto enqueue_throttle;
6742
6743                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
6744         }
6745
6746         for_each_sched_entity(se) {
6747                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6748
6749                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
6750                 se_update_runnable(se);
6751                 update_cfs_group(se);
6752
6753                 cfs_rq->h_nr_running++;
6754                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
6755
6756                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6757                         idle_h_nr_running = 1;
6758
6759                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6760                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6761                         goto enqueue_throttle;
6762         }
6763
6764         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
6765         add_nr_running(rq, 1);
6766
6767         /*
6768          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
6769          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
6770          * ability to cross the overutilized threshold, which will
6771          * result in the load balancer ruining all the task placement
6772          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
6773          * for the first enqueue operation of new tasks during the
6774          * overutilized flag detection.
6775          *
6776          * A better way of solving this problem would be to wait for
6777          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
6778          * into account, but that is not straightforward to implement,
6779          * and the following generally works well enough in practice.
6780          */
6781         if (!task_new)
6782                 update_overutilized_status(rq);
6783
6784 enqueue_throttle:
6785         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
6786
6787         hrtick_update(rq);
6788 }
6789
6790 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
6791
6792 /*
6793  * The dequeue_task method is called before nr_running is
6794  * decreased. We remove the task from the rbtree and
6795  * update the fair scheduling stats:
6796  */
6797 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
6798 {
6799         struct cfs_rq *cfs_rq;
6800         struct sched_entity *se = &p->se;
6801         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
6802         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
6803         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
6804
6805         util_est_dequeue(&rq->cfs, p);
6806
6807         for_each_sched_entity(se) {
6808                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6809                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
6810
6811                 cfs_rq->h_nr_running--;
6812                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
6813
6814                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6815                         idle_h_nr_running = 1;
6816
6817                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6818                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6819                         goto dequeue_throttle;
6820
6821                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
6822                 if (cfs_rq->load.weight) {
6823                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
6824                         se = parent_entity(se);
6825                         /*
6826                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
6827                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
6828                          */
6829                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
6830                                 set_next_buddy(se);
6831                         break;
6832                 }
6833                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
6834         }
6835
6836         for_each_sched_entity(se) {
6837                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6838
6839                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
6840                 se_update_runnable(se);
6841                 update_cfs_group(se);
6842
6843                 cfs_rq->h_nr_running--;
6844                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
6845
6846                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6847                         idle_h_nr_running = 1;
6848
6849                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6850                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6851                         goto dequeue_throttle;
6852
6853         }
6854
6855         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
6856         sub_nr_running(rq, 1);
6857
6858         /* balance early to pull high priority tasks */
6859         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
6860                 rq->next_balance = jiffies;
6861
6862 dequeue_throttle:
6863         util_est_update(&rq->cfs, p, task_sleep);
6864         hrtick_update(rq);
6865 }
6866
6867 #ifdef CONFIG_SMP
6868
6869 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
6870 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6871 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_rq_mask);
6872 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, should_we_balance_tmpmask);
6873
6874 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6875
6876 static struct {
6877         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
6878         atomic_t nr_cpus;
6879         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
6880         int needs_update;               /* Newly idle CPUs need their next_balance collated */
6881         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
6882         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
6883 } nohz ____cacheline_aligned;
6884
6885 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
6886
6887 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
6888 {
6889         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
6890 }
6891
6892 /*
6893  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
6894  * @cpu: the CPU which load is requested
6895  * @p: the task which load should be discounted
6896  *
6897  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
6898  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
6899  * CPU.
6900  *
6901  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
6902  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
6903  * load.
6904  */
6905 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6906 {
6907         struct cfs_rq *cfs_rq;
6908         unsigned int load;
6909
6910         /* Task has no contribution or is new */
6911         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6912                 return cpu_load(rq);
6913
6914         cfs_rq = &rq->cfs;
6915         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
6916
6917         /* Discount task's util from CPU's util */
6918         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
6919
6920         return load;
6921 }
6922
6923 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
6924 {
6925         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
6926 }
6927
6928 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6929 {
6930         struct cfs_rq *cfs_rq;
6931         unsigned int runnable;
6932
6933         /* Task has no contribution or is new */
6934         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6935                 return cpu_runnable(rq);
6936
6937         cfs_rq = &rq->cfs;
6938         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
6939
6940         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
6941         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
6942
6943         return runnable;
6944 }
6945
6946 static unsigned long capacity_of(int cpu)
6947 {
6948         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
6949 }
6950
6951 static void record_wakee(struct task_struct *p)
6952 {
6953         /*
6954          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
6955          * jiffy will not have built up many flips.
6956          */
6957         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
6958                 current->wakee_flips >>= 1;
6959                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
6960         }
6961
6962         if (current->last_wakee != p) {
6963                 current->last_wakee = p;
6964                 current->wakee_flips++;
6965         }
6966 }
6967
6968 /*
6969  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
6970  *
6971  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
6972  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
6973  *
6974  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
6975  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
6976  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
6977  *
6978  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
6979  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
6980  *
6981  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
6982  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
6983  * socket size.
6984  */
6985 static int wake_wide(struct task_struct *p)
6986 {
6987         unsigned int master = current->wakee_flips;
6988         unsigned int slave = p->wakee_flips;
6989         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
6990
6991         if (master < slave)
6992                 swap(master, slave);
6993         if (slave < factor || master < slave * factor)
6994                 return 0;
6995         return 1;
6996 }
6997
6998 /*
6999  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
7000  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
7001  * CPU.
7002  *
7003  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
7004  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
7005  *
7006  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
7007  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
7008  *                        for the overloaded case.
7009  */
7010 static int
7011 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
7012 {
7013         /*
7014          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
7015          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
7016          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
7017          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
7018          *
7019          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
7020          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
7021          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
7022          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
7023          * on one CPU.
7024          */
7025         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
7026                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
7027
7028         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
7029                 return this_cpu;
7030
7031         if (available_idle_cpu(prev_cpu))
7032                 return prev_cpu;
7033
7034         return nr_cpumask_bits;
7035 }
7036
7037 static int
7038 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
7039                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
7040 {
7041         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
7042         unsigned long task_load;
7043
7044         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
7045
7046         if (sync) {
7047                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
7048
7049                 if (current_load > this_eff_load)
7050                         return this_cpu;
7051
7052                 this_eff_load -= current_load;
7053         }
7054
7055         task_load = task_h_load(p);
7056
7057         this_eff_load += task_load;
7058         if (sched_feat(WA_BIAS))
7059                 this_eff_load *= 100;
7060         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
7061
7062         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
7063         prev_eff_load -= task_load;
7064         if (sched_feat(WA_BIAS))
7065                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
7066         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
7067
7068         /*
7069          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
7070          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
7071          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
7072          * idle.
7073          */
7074         if (sync)
7075                 prev_eff_load += 1;
7076
7077         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
7078 }
7079
7080 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
7081                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
7082 {
7083         int target = nr_cpumask_bits;
7084
7085         if (sched_feat(WA_IDLE))
7086                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
7087
7088         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
7089                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
7090
7091         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine_attempts);
7092         if (target != this_cpu)
7093                 return prev_cpu;
7094
7095         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
7096         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine);
7097         return target;
7098 }
7099
7100 static struct sched_group *
7101 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
7102
7103 /*
7104  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
7105  */
7106 static int
7107 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
7108 {
7109         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
7110         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
7111         u64 latest_idle_timestamp = 0;
7112         int least_loaded_cpu = this_cpu;
7113         int shallowest_idle_cpu = -1;
7114         int i;
7115
7116         /* Check if we have any choice: */
7117         if (group->group_weight == 1)
7118                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
7119
7120         /* Traverse only the allowed CPUs */
7121         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
7122                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7123
7124                 if (!sched_core_cookie_match(rq, p))
7125                         continue;
7126
7127                 if (sched_idle_cpu(i))
7128                         return i;
7129
7130                 if (available_idle_cpu(i)) {
7131                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
7132                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
7133                                 /*
7134                                  * We give priority to a CPU whose idle state
7135                                  * has the smallest exit latency irrespective
7136                                  * of any idle timestamp.
7137                                  */
7138                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
7139                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
7140                                 shallowest_idle_cpu = i;
7141                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
7142                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
7143                                 /*
7144                                  * If equal or no active idle state, then
7145                                  * the most recently idled CPU might have
7146                                  * a warmer cache.
7147                                  */
7148                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
7149                                 shallowest_idle_cpu = i;
7150                         }
7151                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
7152                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
7153                         if (load < min_load) {
7154                                 min_load = load;
7155                                 least_loaded_cpu = i;
7156                         }
7157                 }
7158         }
7159
7160         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
7161 }
7162
7163 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
7164                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
7165 {
7166         int new_cpu = cpu;
7167
7168         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
7169                 return prev_cpu;
7170
7171         /*
7172          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
7173          * prev_cpu's last_update_time.
7174          */
7175         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
7176                 sync_entity_load_avg(&p->se);
7177
7178         while (sd) {
7179                 struct sched_group *group;
7180                 struct sched_domain *tmp;
7181                 int weight;
7182
7183                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
7184                         sd = sd->child;
7185                         continue;
7186                 }
7187
7188                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
7189                 if (!group) {
7190                         sd = sd->child;
7191                         continue;
7192                 }
7193
7194                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
7195                 if (new_cpu == cpu) {
7196                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
7197                         sd = sd->child;
7198                         continue;
7199                 }
7200
7201                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
7202                 cpu = new_cpu;
7203                 weight = sd->span_weight;
7204                 sd = NULL;
7205                 for_each_domain(cpu, tmp) {
7206                         if (weight <= tmp->span_weight)
7207                                 break;
7208                         if (tmp->flags & sd_flag)
7209                                 sd = tmp;
7210                 }
7211         }
7212
7213         return new_cpu;
7214 }
7215
7216 static inline int __select_idle_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
7217 {
7218         if ((available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu)) &&
7219             sched_cpu_cookie_match(cpu_rq(cpu), p))
7220                 return cpu;
7221
7222         return -1;
7223 }
7224
7225 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
7226 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
7227 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
7228
7229 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
7230 {
7231         struct sched_domain_shared *sds;
7232
7233         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
7234         if (sds)
7235                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
7236 }
7237
7238 static inline bool test_idle_cores(int cpu)
7239 {
7240         struct sched_domain_shared *sds;
7241
7242         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
7243         if (sds)
7244                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
7245
7246         return false;
7247 }
7248
7249 /*
7250  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
7251  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
7252  *
7253  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
7254  * state should be fairly cheap.
7255  */
7256 void __update_idle_core(struct rq *rq)
7257 {
7258         int core = cpu_of(rq);
7259         int cpu;
7260
7261         rcu_read_lock();
7262         if (test_idle_cores(core))
7263                 goto unlock;
7264
7265         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
7266                 if (cpu == core)
7267                         continue;
7268
7269                 if (!available_idle_cpu(cpu))
7270                         goto unlock;
7271         }
7272
7273         set_idle_cores(core, 1);
7274 unlock:
7275         rcu_read_unlock();
7276 }
7277
7278 /*
7279  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
7280  * there are no idle cores left in the system; tracked through
7281  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
7282  */
7283 static int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
7284 {
7285         bool idle = true;
7286         int cpu;
7287
7288         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
7289                 if (!available_idle_cpu(cpu)) {
7290                         idle = false;
7291                         if (*idle_cpu == -1) {
7292                                 if (sched_idle_cpu(cpu) && cpumask_test_cpu(cpu, cpus)) {
7293                                         *idle_cpu = cpu;
7294                                         break;
7295                                 }
7296                                 continue;
7297                         }
7298                         break;
7299                 }
7300                 if (*idle_cpu == -1 && cpumask_test_cpu(cpu, cpus))
7301                         *idle_cpu = cpu;
7302         }
7303
7304         if (idle)
7305                 return core;
7306
7307         cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
7308         return -1;
7309 }
7310
7311 /*
7312  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
7313  */
7314 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
7315 {
7316         int cpu;
7317
7318         for_each_cpu_and(cpu, cpu_smt_mask(target), p->cpus_ptr) {
7319                 if (cpu == target)
7320                         continue;
7321                 /*
7322                  * Check if the CPU is in the LLC scheduling domain of @target.
7323                  * Due to isolcpus, there is no guarantee that all the siblings are in the domain.
7324                  */
7325                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
7326                         continue;
7327                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
7328                         return cpu;
7329         }
7330
7331         return -1;
7332 }
7333
7334 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
7335
7336 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
7337 {
7338 }
7339
7340 static inline bool test_idle_cores(int cpu)
7341 {
7342         return false;
7343 }
7344
7345 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
7346 {
7347         return __select_idle_cpu(core, p);
7348 }
7349
7350 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
7351 {
7352         return -1;
7353 }
7354
7355 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
7356
7357 /*
7358  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
7359  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
7360  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
7361  */
7362 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, bool has_idle_core, int target)
7363 {
7364         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7365         int i, cpu, idle_cpu = -1, nr = INT_MAX;
7366         struct sched_domain_shared *sd_share;
7367
7368         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
7369
7370         if (sched_feat(SIS_UTIL)) {
7371                 sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, target));
7372                 if (sd_share) {
7373                         /* because !--nr is the condition to stop scan */
7374                         nr = READ_ONCE(sd_share->nr_idle_scan) + 1;
7375                         /* overloaded LLC is unlikely to have idle cpu/core */
7376                         if (nr == 1)
7377                                 return -1;
7378                 }
7379         }
7380
7381         if (static_branch_unlikely(&sched_cluster_active)) {
7382                 struct sched_group *sg = sd->groups;
7383
7384                 if (sg->flags & SD_CLUSTER) {
7385                         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_group_span(sg), target + 1) {
7386                                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, cpus))
7387                                         continue;
7388
7389                                 if (has_idle_core) {
7390                                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
7391                                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
7392                                                 return i;
7393                                 } else {
7394                                         if (--nr <= 0)
7395                                                 return -1;
7396                                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
7397                                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
7398                                                 return idle_cpu;
7399                                 }
7400                         }
7401                         cpumask_andnot(cpus, cpus, sched_group_span(sg));
7402                 }
7403         }
7404
7405         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target + 1) {
7406                 if (has_idle_core) {
7407                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
7408                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
7409                                 return i;
7410
7411                 } else {
7412                         if (--nr <= 0)
7413                                 return -1;
7414                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
7415                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
7416                                 break;
7417                 }
7418         }
7419
7420         if (has_idle_core)
7421                 set_idle_cores(target, false);
7422
7423         return idle_cpu;
7424 }
7425
7426 /*
7427  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
7428  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
7429  * maximize capacity.
7430  */
7431 static int
7432 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
7433 {
7434         unsigned long task_util, util_min, util_max, best_cap = 0;
7435         int fits, best_fits = 0;
7436         int cpu, best_cpu = -1;
7437         struct cpumask *cpus;
7438
7439         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7440         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
7441
7442         task_util = task_util_est(p);
7443         util_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
7444         util_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
7445
7446         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
7447                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
7448
7449                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
7450                         continue;
7451
7452                 fits = util_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, cpu);
7453
7454                 /* This CPU fits with all requirements */
7455                 if (fits > 0)
7456                         return cpu;
7457                 /*
7458                  * Only the min performance hint (i.e. uclamp_min) doesn't fit.
7459                  * Look for the CPU with best capacity.
7460                  */
7461                 else if (fits < 0)
7462                         cpu_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpu) - thermal_load_avg(cpu_rq(cpu));
7463
7464                 /*
7465                  * First, select CPU which fits better (-1 being better than 0).
7466                  * Then, select the one with best capacity at same level.
7467                  */
7468                 if ((fits < best_fits) ||
7469                     ((fits == best_fits) && (cpu_cap > best_cap))) {
7470                         best_cap = cpu_cap;
7471                         best_cpu = cpu;
7472                         best_fits = fits;
7473                 }
7474         }
7475
7476         return best_cpu;
7477 }
7478
7479 static inline bool asym_fits_cpu(unsigned long util,
7480                                  unsigned long util_min,
7481                                  unsigned long util_max,
7482                                  int cpu)
7483 {
7484         if (sched_asym_cpucap_active())
7485                 /*
7486                  * Return true only if the cpu fully fits the task requirements
7487                  * which include the utilization and the performance hints.
7488                  */
7489                 return (util_fits_cpu(util, util_min, util_max, cpu) > 0);
7490
7491         return true;
7492 }
7493
7494 /*
7495  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
7496  */
7497 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
7498 {
7499         bool has_idle_core = false;
7500         struct sched_domain *sd;
7501         unsigned long task_util, util_min, util_max;
7502         int i, recent_used_cpu, prev_aff = -1;
7503
7504         /*
7505          * On asymmetric system, update task utilization because we will check
7506          * that the task fits with cpu's capacity.
7507          */
7508         if (sched_asym_cpucap_active()) {
7509                 sync_entity_load_avg(&p->se);
7510                 task_util = task_util_est(p);
7511                 util_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
7512                 util_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
7513         }
7514
7515         /*
7516          * per-cpu select_rq_mask usage
7517          */
7518         lockdep_assert_irqs_disabled();
7519
7520         if ((available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target)) &&
7521             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, target))
7522                 return target;
7523
7524         /*
7525          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
7526          */
7527         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
7528             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)) &&
7529             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, prev)) {
7530
7531                 if (!static_branch_unlikely(&sched_cluster_active) ||
7532                     cpus_share_resources(prev, target))
7533                         return prev;
7534
7535                 prev_aff = prev;
7536         }
7537
7538         /*
7539          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
7540          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
7541          * The assumption is that the wakee queued work for the
7542          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
7543          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
7544          * pattern is IO completions.
7545          */
7546         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
7547             in_task() &&
7548             prev == smp_processor_id() &&
7549             this_rq()->nr_running <= 1 &&
7550             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, prev)) {
7551                 return prev;
7552         }
7553
7554         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
7555         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
7556         p->recent_used_cpu = prev;
7557         if (recent_used_cpu != prev &&
7558             recent_used_cpu != target &&
7559             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
7560             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
7561             cpumask_test_cpu(recent_used_cpu, p->cpus_ptr) &&
7562             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, recent_used_cpu)) {
7563
7564                 if (!static_branch_unlikely(&sched_cluster_active) ||
7565                     cpus_share_resources(recent_used_cpu, target))
7566                         return recent_used_cpu;
7567
7568         } else {
7569                 recent_used_cpu = -1;
7570         }
7571
7572         /*
7573          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
7574          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
7575          */
7576         if (sched_asym_cpucap_active()) {
7577                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
7578                 /*
7579                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
7580                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
7581                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
7582                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
7583                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
7584                  * capacity path.
7585                  */
7586                 if (sd) {
7587                         i = select_idle_capacity(p, sd, target);
7588                         return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
7589                 }
7590         }
7591
7592         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
7593         if (!sd)
7594                 return target;
7595
7596         if (sched_smt_active()) {
7597                 has_idle_core = test_idle_cores(target);
7598
7599                 if (!has_idle_core && cpus_share_cache(prev, target)) {
7600                         i = select_idle_smt(p, sd, prev);
7601                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
7602                                 return i;
7603                 }
7604         }
7605
7606         i = select_idle_cpu(p, sd, has_idle_core, target);
7607         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
7608                 return i;
7609
7610         /*
7611          * For cluster machines which have lower sharing cache like L2 or
7612          * LLC Tag, we tend to find an idle CPU in the target's cluster
7613          * first. But prev_cpu or recent_used_cpu may also be a good candidate,
7614          * use them if possible when no idle CPU found in select_idle_cpu().
7615          */
7616         if ((unsigned int)prev_aff < nr_cpumask_bits)
7617                 return prev_aff;
7618         if ((unsigned int)recent_used_cpu < nr_cpumask_bits)
7619                 return recent_used_cpu;
7620
7621         return target;
7622 }
7623
7624 /**
7625  * cpu_util() - Estimates the amount of CPU capacity used by CFS tasks.
7626  * @cpu: the CPU to get the utilization for
7627  * @p: task for which the CPU utilization should be predicted or NULL
7628  * @dst_cpu: CPU @p migrates to, -1 if @p moves from @cpu or @p == NULL
7629  * @boost: 1 to enable boosting, otherwise 0
7630  *
7631  * The unit of the return value must be the same as the one of CPU capacity
7632  * so that CPU utilization can be compared with CPU capacity.
7633  *
7634  * CPU utilization is the sum of running time of runnable tasks plus the
7635  * recent utilization of currently non-runnable tasks on that CPU.
7636  * It represents the amount of CPU capacity currently used by CFS tasks in
7637  * the range [0..max CPU capacity] with max CPU capacity being the CPU
7638  * capacity at f_max.
7639  *
7640  * The estimated CPU utilization is defined as the maximum between CPU
7641  * utilization and sum of the estimated utilization of the currently
7642  * runnable tasks on that CPU. It preserves a utilization "snapshot" of
7643  * previously-executed tasks, which helps better deduce how busy a CPU will
7644  * be when a long-sleeping task wakes up. The contribution to CPU utilization
7645  * of such a task would be significantly decayed at this point of time.
7646  *
7647  * Boosted CPU utilization is defined as max(CPU runnable, CPU utilization).
7648  * CPU contention for CFS tasks can be detected by CPU runnable > CPU
7649  * utilization. Boosting is implemented in cpu_util() so that internal
7650  * users (e.g. EAS) can use it next to external users (e.g. schedutil),
7651  * latter via cpu_util_cfs_boost().
7652  *
7653  * CPU utilization can be higher than the current CPU capacity
7654  * (f_curr/f_max * max CPU capacity) or even the max CPU capacity because
7655  * of rounding errors as well as task migrations or wakeups of new tasks.
7656  * CPU utilization has to be capped to fit into the [0..max CPU capacity]
7657  * range. Otherwise a group of CPUs (CPU0 util = 121% + CPU1 util = 80%)
7658  * could be seen as over-utilized even though CPU1 has 20% of spare CPU
7659  * capacity. CPU utilization is allowed to overshoot current CPU capacity
7660  * though since this is useful for predicting the CPU capacity required
7661  * after task migrations (scheduler-driven DVFS).
7662  *
7663  * Return: (Boosted) (estimated) utilization for the specified CPU.
7664  */
7665 static unsigned long
7666 cpu_util(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu, int boost)
7667 {
7668         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
7669         unsigned long util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
7670         unsigned long runnable;
7671
7672         if (boost) {
7673                 runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
7674                 util = max(util, runnable);
7675         }
7676
7677         /*
7678          * If @dst_cpu is -1 or @p migrates from @cpu to @dst_cpu remove its
7679          * contribution. If @p migrates from another CPU to @cpu add its
7680          * contribution. In all the other cases @cpu is not impacted by the
7681          * migration so its util_avg is already correct.
7682          */
7683         if (p && task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
7684                 lsub_positive(&util, task_util(p));
7685         else if (p && task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
7686                 util += task_util(p);
7687
7688         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
7689                 unsigned long util_est;
7690
7691                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est);
7692
7693                 /*
7694                  * During wake-up @p isn't enqueued yet and doesn't contribute
7695                  * to any cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_est.
7696                  * If @dst_cpu == @cpu add it to "simulate" cpu_util after @p
7697                  * has been enqueued.
7698                  *
7699                  * During exec (@dst_cpu = -1) @p is enqueued and does
7700                  * contribute to cpu_rq(cpu)->cfs.util_est.
7701                  * Remove it to "simulate" cpu_util without @p's contribution.
7702                  *
7703                  * Despite the task_on_rq_queued(@p) check there is still a
7704                  * small window for a possible race when an exec
7705                  * select_task_rq_fair() races with LB's detach_task().
7706                  *
7707                  *   detach_task()
7708                  *     deactivate_task()
7709                  *       p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
7710                  *       -------------------------------- A
7711                  *       dequeue_task()                    \
7712                  *         dequeue_task_fair()              + Race Time
7713                  *           util_est_dequeue()            /
7714                  *       -------------------------------- B
7715                  *
7716                  * The additional check "current == p" is required to further
7717                  * reduce the race window.
7718                  */
7719                 if (dst_cpu == cpu)
7720                         util_est += _task_util_est(p);
7721                 else if (p && unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
7722                         lsub_positive(&util_est, _task_util_est(p));
7723
7724                 util = max(util, util_est);
7725         }
7726
7727         return min(util, arch_scale_cpu_capacity(cpu));
7728 }
7729
7730 unsigned long cpu_util_cfs(int cpu)
7731 {
7732         return cpu_util(cpu, NULL, -1, 0);
7733 }
7734
7735 unsigned long cpu_util_cfs_boost(int cpu)
7736 {
7737         return cpu_util(cpu, NULL, -1, 1);
7738 }
7739
7740 /*
7741  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
7742  * @cpu: the CPU which utilization is requested
7743  * @p: the task which utilization should be discounted
7744  *
7745  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
7746  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
7747  * execution on that CPU.
7748  *
7749  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
7750  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
7751  * contributing to the CPU utilization.
7752  */
7753 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
7754 {
7755         /* Task has no contribution or is new */
7756         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
7757                 p = NULL;
7758
7759         return cpu_util(cpu, p, -1, 0);
7760 }
7761
7762 /*
7763  * energy_env - Utilization landscape for energy estimation.
7764  * @task_busy_time: Utilization contribution by the task for which we test the
7765  *                  placement. Given by eenv_task_busy_time().
7766  * @pd_busy_time:   Utilization of the whole perf domain without the task
7767  *                  contribution. Given by eenv_pd_busy_time().
7768  * @cpu_cap:        Maximum CPU capacity for the perf domain.
7769  * @pd_cap:         Entire perf domain capacity. (pd->nr_cpus * cpu_cap).
7770  */
7771 struct energy_env {
7772         unsigned long task_busy_time;
7773         unsigned long pd_busy_time;
7774         unsigned long cpu_cap;
7775         unsigned long pd_cap;
7776 };
7777
7778 /*
7779  * Compute the task busy time for compute_energy(). This time cannot be
7780  * injected directly into effective_cpu_util() because of the IRQ scaling.
7781  * The latter only makes sense with the most recent CPUs where the task has
7782  * run.
7783  */
7784 static inline void eenv_task_busy_time(struct energy_env *eenv,
7785                                        struct task_struct *p, int prev_cpu)
7786 {
7787         unsigned long busy_time, max_cap = arch_scale_cpu_capacity(prev_cpu);
7788         unsigned long irq = cpu_util_irq(cpu_rq(prev_cpu));
7789
7790         if (unlikely(irq >= max_cap))
7791                 busy_time = max_cap;
7792         else
7793                 busy_time = scale_irq_capacity(task_util_est(p), irq, max_cap);
7794
7795         eenv->task_busy_time = busy_time;
7796 }
7797
7798 /*
7799  * Compute the perf_domain (PD) busy time for compute_energy(). Based on the
7800  * utilization for each @pd_cpus, it however doesn't take into account
7801  * clamping since the ratio (utilization / cpu_capacity) is already enough to
7802  * scale the EM reported power consumption at the (eventually clamped)
7803  * cpu_capacity.
7804  *
7805  * The contribution of the task @p for which we want to estimate the
7806  * energy cost is removed (by cpu_util()) and must be calculated
7807  * separately (see eenv_task_busy_time). This ensures:
7808  *
7809  *   - A stable PD utilization, no matter which CPU of that PD we want to place
7810  *     the task on.
7811  *
7812  *   - A fair comparison between CPUs as the task contribution (task_util())
7813  *     will always be the same no matter which CPU utilization we rely on
7814  *     (util_avg or util_est).
7815  *
7816  * Set @eenv busy time for the PD that spans @pd_cpus. This busy time can't
7817  * exceed @eenv->pd_cap.
7818  */
7819 static inline void eenv_pd_busy_time(struct energy_env *eenv,
7820                                      struct cpumask *pd_cpus,
7821                                      struct task_struct *p)
7822 {
7823         unsigned long busy_time = 0;
7824         int cpu;
7825
7826         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
7827                 unsigned long util = cpu_util(cpu, p, -1, 0);
7828
7829                 busy_time += effective_cpu_util(cpu, util, NULL, NULL);
7830         }
7831
7832         eenv->pd_busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time);
7833 }
7834
7835 /*
7836  * Compute the maximum utilization for compute_energy() when the task @p
7837  * is placed on the cpu @dst_cpu.
7838  *
7839  * Returns the maximum utilization among @eenv->cpus. This utilization can't
7840  * exceed @eenv->cpu_cap.
7841  */
7842 static inline unsigned long
7843 eenv_pd_max_util(struct energy_env *eenv, struct cpumask *pd_cpus,
7844                  struct task_struct *p, int dst_cpu)
7845 {
7846         unsigned long max_util = 0;
7847         int cpu;
7848
7849         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
7850                 struct task_struct *tsk = (cpu == dst_cpu) ? p : NULL;
7851                 unsigned long util = cpu_util(cpu, p, dst_cpu, 1);
7852                 unsigned long eff_util, min, max;
7853
7854                 /*
7855                  * Performance domain frequency: utilization clamping
7856                  * must be considered since it affects the selection
7857                  * of the performance domain frequency.
7858                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
7859                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
7860                  */
7861                 eff_util = effective_cpu_util(cpu, util, &min, &max);
7862
7863                 /* Task's uclamp can modify min and max value */
7864                 if (tsk && uclamp_is_used()) {
7865                         min = max(min, uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN));
7866
7867                         /*
7868                          * If there is no active max uclamp constraint,
7869                          * directly use task's one, otherwise keep max.
7870                          */
7871                         if (uclamp_rq_is_idle(cpu_rq(cpu)))
7872                                 max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
7873                         else
7874                                 max = max(max, uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX));
7875                 }
7876
7877                 eff_util = sugov_effective_cpu_perf(cpu, eff_util, min, max);
7878                 max_util = max(max_util, eff_util);
7879         }
7880
7881         return min(max_util, eenv->cpu_cap);
7882 }
7883
7884 /*
7885  * compute_energy(): Use the Energy Model to estimate the energy that @pd would
7886  * consume for a given utilization landscape @eenv. When @dst_cpu < 0, the task
7887  * contribution is ignored.
7888  */
7889 static inline unsigned long
7890 compute_energy(struct energy_env *eenv, struct perf_domain *pd,
7891                struct cpumask *pd_cpus, struct task_struct *p, int dst_cpu)
7892 {
7893         unsigned long max_util = eenv_pd_max_util(eenv, pd_cpus, p, dst_cpu);
7894         unsigned long busy_time = eenv->pd_busy_time;
7895         unsigned long energy;
7896
7897         if (dst_cpu >= 0)
7898                 busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time + eenv->task_busy_time);
7899
7900         energy = em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, busy_time, eenv->cpu_cap);
7901
7902         trace_sched_compute_energy_tp(p, dst_cpu, energy, max_util, busy_time);
7903
7904         return energy;
7905 }
7906
7907 /*
7908  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
7909  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
7910  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
7911  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
7912  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
7913  *
7914  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
7915  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
7916  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
7917  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
7918  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
7919  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
7920  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
7921  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
7922  * the best candidates of the performance domain.
7923  *
7924  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
7925  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
7926  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
7927  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
7928  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
7929  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
7930  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
7931  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
7932  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
7933  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
7934  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
7935  *
7936  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
7937  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
7938  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
7939  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
7940  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
7941  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
7942  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
7943  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
7944  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
7945  */
7946 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
7947 {
7948         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7949         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
7950         unsigned long p_util_min = uclamp_is_used() ? uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN) : 0;
7951         unsigned long p_util_max = uclamp_is_used() ? uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX) : 1024;
7952         struct root_domain *rd = this_rq()->rd;
7953         int cpu, best_energy_cpu, target = -1;
7954         int prev_fits = -1, best_fits = -1;
7955         unsigned long best_thermal_cap = 0;
7956         unsigned long prev_thermal_cap = 0;
7957         struct sched_domain *sd;
7958         struct perf_domain *pd;
7959         struct energy_env eenv;
7960
7961         rcu_read_lock();
7962         pd = rcu_dereference(rd->pd);
7963         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
7964                 goto unlock;
7965
7966         /*
7967          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
7968          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
7969          */
7970         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
7971         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
7972                 sd = sd->parent;
7973         if (!sd)
7974                 goto unlock;
7975
7976         target = prev_cpu;
7977
7978         sync_entity_load_avg(&p->se);
7979         if (!task_util_est(p) && p_util_min == 0)
7980                 goto unlock;
7981
7982         eenv_task_busy_time(&eenv, p, prev_cpu);
7983
7984         for (; pd; pd = pd->next) {
7985                 unsigned long util_min = p_util_min, util_max = p_util_max;
7986                 unsigned long cpu_cap, cpu_thermal_cap, util;
7987                 long prev_spare_cap = -1, max_spare_cap = -1;
7988                 unsigned long rq_util_min, rq_util_max;
7989                 unsigned long cur_delta, base_energy;
7990                 int max_spare_cap_cpu = -1;
7991                 int fits, max_fits = -1;
7992
7993                 cpumask_and(cpus, perf_domain_span(pd), cpu_online_mask);
7994
7995                 if (cpumask_empty(cpus))
7996                         continue;
7997
7998                 /* Account thermal pressure for the energy estimation */
7999                 cpu = cpumask_first(cpus);
8000                 cpu_thermal_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8001                 cpu_thermal_cap -= arch_scale_thermal_pressure(cpu);
8002
8003                 eenv.cpu_cap = cpu_thermal_cap;
8004                 eenv.pd_cap = 0;
8005
8006                 for_each_cpu(cpu, cpus) {
8007                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8008
8009                         eenv.pd_cap += cpu_thermal_cap;
8010
8011                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
8012                                 continue;
8013
8014                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
8015                                 continue;
8016
8017                         util = cpu_util(cpu, p, cpu, 0);
8018                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
8019
8020                         /*
8021                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
8022                          * IOW, placing the task there would make the CPU
8023                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
8024                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
8025                          * aligned with sched_cpu_util().
8026                          */
8027                         if (uclamp_is_used() && !uclamp_rq_is_idle(rq)) {
8028                                 /*
8029                                  * Open code uclamp_rq_util_with() except for
8030                                  * the clamp() part. Ie: apply max aggregation
8031                                  * only. util_fits_cpu() logic requires to
8032                                  * operate on non clamped util but must use the
8033                                  * max-aggregated uclamp_{min, max}.
8034                                  */
8035                                 rq_util_min = uclamp_rq_get(rq, UCLAMP_MIN);
8036                                 rq_util_max = uclamp_rq_get(rq, UCLAMP_MAX);
8037
8038                                 util_min = max(rq_util_min, p_util_min);
8039                                 util_max = max(rq_util_max, p_util_max);
8040                         }
8041
8042                         fits = util_fits_cpu(util, util_min, util_max, cpu);
8043                         if (!fits)
8044                                 continue;
8045
8046                         lsub_positive(&cpu_cap, util);
8047
8048                         if (cpu == prev_cpu) {
8049                                 /* Always use prev_cpu as a candidate. */
8050                                 prev_spare_cap = cpu_cap;
8051                                 prev_fits = fits;
8052                         } else if ((fits > max_fits) ||
8053                                    ((fits == max_fits) && ((long)cpu_cap > max_spare_cap))) {
8054                                 /*
8055                                  * Find the CPU with the maximum spare capacity
8056                                  * among the remaining CPUs in the performance
8057                                  * domain.
8058                                  */
8059                                 max_spare_cap = cpu_cap;
8060                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
8061                                 max_fits = fits;
8062                         }
8063                 }
8064
8065                 if (max_spare_cap_cpu < 0 && prev_spare_cap < 0)
8066                         continue;
8067
8068                 eenv_pd_busy_time(&eenv, cpus, p);
8069                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
8070                 base_energy = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p, -1);
8071
8072                 /* Evaluate the energy impact of using prev_cpu. */
8073                 if (prev_spare_cap > -1) {
8074                         prev_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
8075                                                     prev_cpu);
8076                         /* CPU utilization has changed */
8077                         if (prev_delta < base_energy)
8078                                 goto unlock;
8079                         prev_delta -= base_energy;
8080                         prev_thermal_cap = cpu_thermal_cap;
8081                         best_delta = min(best_delta, prev_delta);
8082                 }
8083
8084                 /* Evaluate the energy impact of using max_spare_cap_cpu. */
8085                 if (max_spare_cap_cpu >= 0 && max_spare_cap > prev_spare_cap) {
8086                         /* Current best energy cpu fits better */
8087                         if (max_fits < best_fits)
8088                                 continue;
8089
8090                         /*
8091                          * Both don't fit performance hint (i.e. uclamp_min)
8092                          * but best energy cpu has better capacity.
8093                          */
8094                         if ((max_fits < 0) &&
8095                             (cpu_thermal_cap <= best_thermal_cap))
8096                                 continue;
8097
8098                         cur_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
8099                                                    max_spare_cap_cpu);
8100                         /* CPU utilization has changed */
8101                         if (cur_delta < base_energy)
8102                                 goto unlock;
8103                         cur_delta -= base_energy;
8104
8105                         /*
8106                          * Both fit for the task but best energy cpu has lower
8107                          * energy impact.
8108                          */
8109                         if ((max_fits > 0) && (best_fits > 0) &&
8110                             (cur_delta >= best_delta))
8111                                 continue;
8112
8113                         best_delta = cur_delta;
8114                         best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
8115                         best_fits = max_fits;
8116                         best_thermal_cap = cpu_thermal_cap;
8117                 }
8118         }
8119         rcu_read_unlock();
8120
8121         if ((best_fits > prev_fits) ||
8122             ((best_fits > 0) && (best_delta < prev_delta)) ||
8123             ((best_fits < 0) && (best_thermal_cap > prev_thermal_cap)))
8124                 target = best_energy_cpu;
8125
8126         return target;
8127
8128 unlock:
8129         rcu_read_unlock();
8130
8131         return target;
8132 }
8133
8134 /*
8135  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
8136  * that have the relevant SD flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
8137  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
8138  *
8139  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
8140  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
8141  *
8142  * Returns the target CPU number.
8143  */
8144 static int
8145 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int wake_flags)
8146 {
8147         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
8148         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
8149         int cpu = smp_processor_id();
8150         int new_cpu = prev_cpu;
8151         int want_affine = 0;
8152         /* SD_flags and WF_flags share the first nibble */
8153         int sd_flag = wake_flags & 0xF;
8154
8155         /*
8156          * required for stable ->cpus_allowed
8157          */
8158         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
8159         if (wake_flags & WF_TTWU) {
8160                 record_wakee(p);
8161
8162                 if ((wake_flags & WF_CURRENT_CPU) &&
8163                     cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
8164                         return cpu;
8165
8166                 if (sched_energy_enabled()) {
8167                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
8168                         if (new_cpu >= 0)
8169                                 return new_cpu;
8170                         new_cpu = prev_cpu;
8171                 }
8172
8173                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
8174         }
8175
8176         rcu_read_lock();
8177         for_each_domain(cpu, tmp) {
8178                 /*
8179                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
8180                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
8181                  */
8182                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
8183                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
8184                         if (cpu != prev_cpu)
8185                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
8186
8187                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
8188                         break;
8189                 }
8190
8191                 /*
8192                  * Usually only true for WF_EXEC and WF_FORK, as sched_domains
8193                  * usually do not have SD_BALANCE_WAKE set. That means wakeup
8194                  * will usually go to the fast path.
8195                  */
8196                 if (tmp->flags & sd_flag)
8197                         sd = tmp;
8198                 else if (!want_affine)
8199                         break;
8200         }
8201
8202         if (unlikely(sd)) {
8203                 /* Slow path */
8204                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
8205         } else if (wake_flags & WF_TTWU) { /* XXX always ? */
8206                 /* Fast path */
8207                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
8208         }
8209         rcu_read_unlock();
8210
8211         return new_cpu;
8212 }
8213
8214 /*
8215  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
8216  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
8217  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
8218  */
8219 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
8220 {
8221         struct sched_entity *se = &p->se;
8222
8223         if (!task_on_rq_migrating(p)) {
8224                 remove_entity_load_avg(se);
8225
8226                 /*
8227                  * Here, the task's PELT values have been updated according to
8228                  * the current rq's clock. But if that clock hasn't been
8229                  * updated in a while, a substantial idle time will be missed,
8230                  * leading to an inflation after wake-up on the new rq.
8231                  *
8232                  * Estimate the missing time from the cfs_rq last_update_time
8233                  * and update sched_avg to improve the PELT continuity after
8234                  * migration.
8235                  */
8236                 migrate_se_pelt_lag(se);
8237         }
8238
8239         /* Tell new CPU we are migrated */
8240         se->avg.last_update_time = 0;
8241
8242         update_scan_period(p, new_cpu);
8243 }
8244
8245 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
8246 {
8247         remove_entity_load_avg(&p->se);
8248 }
8249
8250 static int
8251 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
8252 {
8253         if (rq->nr_running)
8254                 return 1;
8255
8256         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
8257 }
8258 #endif /* CONFIG_SMP */
8259
8260 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
8261 {
8262         for_each_sched_entity(se) {
8263                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
8264                         return;
8265                 if (se_is_idle(se))
8266                         return;
8267                 cfs_rq_of(se)->next = se;
8268         }
8269 }
8270
8271 /*
8272  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
8273  */
8274 static void check_preempt_wakeup_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
8275 {
8276         struct task_struct *curr = rq->curr;
8277         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
8278         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
8279         int cse_is_idle, pse_is_idle;
8280
8281         if (unlikely(se == pse))
8282                 return;
8283
8284         /*
8285          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
8286          * unconditionally wakeup_preempt() after an enqueue (which may have
8287          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
8288          * next-buddy nomination below.
8289          */
8290         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
8291                 return;
8292
8293         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && !(wake_flags & WF_FORK)) {
8294                 set_next_buddy(pse);
8295         }
8296
8297         /*
8298          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
8299          * wake up path.
8300          *
8301          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
8302          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
8303          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
8304          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
8305          * below.
8306          */
8307         if (test_tsk_need_resched(curr))
8308                 return;
8309
8310         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
8311         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
8312             likely(!task_has_idle_policy(p)))
8313                 goto preempt;
8314
8315         /*
8316          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
8317          * is driven by the tick):
8318          */
8319         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
8320                 return;
8321
8322         find_matching_se(&se, &pse);
8323         WARN_ON_ONCE(!pse);
8324
8325         cse_is_idle = se_is_idle(se);
8326         pse_is_idle = se_is_idle(pse);
8327
8328         /*
8329          * Preempt an idle group in favor of a non-idle group (and don't preempt
8330          * in the inverse case).
8331          */
8332         if (cse_is_idle && !pse_is_idle)
8333                 goto preempt;
8334         if (cse_is_idle != pse_is_idle)
8335                 return;
8336
8337         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8338         update_curr(cfs_rq);
8339
8340         /*
8341          * XXX pick_eevdf(cfs_rq) != se ?
8342          */
8343         if (pick_eevdf(cfs_rq) == pse)
8344                 goto preempt;
8345
8346         return;
8347
8348 preempt:
8349         resched_curr(rq);
8350 }
8351
8352 #ifdef CONFIG_SMP
8353 static struct task_struct *pick_task_fair(struct rq *rq)
8354 {
8355         struct sched_entity *se;
8356         struct cfs_rq *cfs_rq;
8357
8358 again:
8359         cfs_rq = &rq->cfs;
8360         if (!cfs_rq->nr_running)
8361                 return NULL;
8362
8363         do {
8364                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
8365
8366                 /* When we pick for a remote RQ, we'll not have done put_prev_entity() */
8367                 if (curr) {
8368                         if (curr->on_rq)
8369                                 update_curr(cfs_rq);
8370                         else
8371                                 curr = NULL;
8372
8373                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
8374                                 goto again;
8375                 }
8376
8377                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
8378                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8379         } while (cfs_rq);
8380
8381         return task_of(se);
8382 }
8383 #endif
8384
8385 struct task_struct *
8386 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
8387 {
8388         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
8389         struct sched_entity *se;
8390         struct task_struct *p;
8391         int new_tasks;
8392
8393 again:
8394         if (!sched_fair_runnable(rq))
8395                 goto idle;
8396
8397 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8398         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
8399                 goto simple;
8400
8401         /*
8402          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
8403          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
8404          *
8405          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
8406          * hierarchy, only change the part that actually changes.
8407          */
8408
8409         do {
8410                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
8411
8412                 /*
8413                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
8414                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
8415                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
8416                  * forget we've ever seen it.
8417                  */
8418                 if (curr) {
8419                         if (curr->on_rq)
8420                                 update_curr(cfs_rq);
8421                         else
8422                                 curr = NULL;
8423
8424                         /*
8425                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
8426                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
8427                          * Therefore the nr_running test will indeed
8428                          * be correct.
8429                          */
8430                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
8431                                 cfs_rq = &rq->cfs;
8432
8433                                 if (!cfs_rq->nr_running)
8434                                         goto idle;
8435
8436                                 goto simple;
8437                         }
8438                 }
8439
8440                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
8441                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8442         } while (cfs_rq);
8443
8444         p = task_of(se);
8445
8446         /*
8447          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
8448          * is a different task than we started out with, try and touch the
8449          * least amount of cfs_rqs.
8450          */
8451         if (prev != p) {
8452                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
8453
8454                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
8455                         int se_depth = se->depth;
8456                         int pse_depth = pse->depth;
8457
8458                         if (se_depth <= pse_depth) {
8459                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
8460                                 pse = parent_entity(pse);
8461                         }
8462                         if (se_depth >= pse_depth) {
8463                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
8464                                 se = parent_entity(se);
8465                         }
8466                 }
8467
8468                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
8469                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8470         }
8471
8472         goto done;
8473 simple:
8474 #endif
8475         if (prev)
8476                 put_prev_task(rq, prev);
8477
8478         do {
8479                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
8480                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8481                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8482         } while (cfs_rq);
8483
8484         p = task_of(se);
8485
8486 done: __maybe_unused;
8487 #ifdef CONFIG_SMP
8488         /*
8489          * Move the next running task to the front of
8490          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
8491          * one.
8492          */
8493         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
8494 #endif
8495
8496         if (hrtick_enabled_fair(rq))
8497                 hrtick_start_fair(rq, p);
8498
8499         update_misfit_status(p, rq);
8500         sched_fair_update_stop_tick(rq, p);
8501
8502         return p;
8503
8504 idle:
8505         if (!rf)
8506                 return NULL;
8507
8508         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
8509
8510         /*
8511          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
8512          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
8513          * must re-start the pick_next_entity() loop.
8514          */
8515         if (new_tasks < 0)
8516                 return RETRY_TASK;
8517
8518         if (new_tasks > 0)
8519                 goto again;
8520
8521         /*
8522          * rq is about to be idle, check if we need to update the
8523          * lost_idle_time of clock_pelt
8524          */
8525         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
8526
8527         return NULL;
8528 }
8529
8530 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
8531 {
8532         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
8533 }
8534
8535 /*
8536  * Account for a descheduled task:
8537  */
8538 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
8539 {
8540         struct sched_entity *se = &prev->se;
8541         struct cfs_rq *cfs_rq;
8542
8543         for_each_sched_entity(se) {
8544                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8545                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
8546         }
8547 }
8548
8549 /*
8550  * sched_yield() is very simple
8551  */
8552 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
8553 {
8554         struct task_struct *curr = rq->curr;
8555         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
8556         struct sched_entity *se = &curr->se;
8557
8558         /*
8559          * Are we the only task in the tree?
8560          */
8561         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
8562                 return;
8563
8564         clear_buddies(cfs_rq, se);
8565
8566         update_rq_clock(rq);
8567         /*
8568          * Update run-time statistics of the 'current'.
8569          */
8570         update_curr(cfs_rq);
8571         /*
8572          * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
8573          * so we don't do microscopic update in schedule()
8574          * and double the fastpath cost.
8575          */
8576         rq_clock_skip_update(rq);
8577
8578         se->deadline += calc_delta_fair(se->slice, se);
8579 }
8580
8581 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8582 {
8583         struct sched_entity *se = &p->se;
8584
8585         /* throttled hierarchies are not runnable */
8586         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
8587                 return false;
8588
8589         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
8590         set_next_buddy(se);
8591
8592         yield_task_fair(rq);
8593
8594         return true;
8595 }
8596
8597 #ifdef CONFIG_SMP
8598 /**************************************************
8599  * Fair scheduling class load-balancing methods.
8600  *
8601  * BASICS
8602  *
8603  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
8604  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
8605  * time to each task. This is expressed in the following equation:
8606  *
8607  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
8608  *
8609  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
8610  * W_i,0 is defined as:
8611  *
8612  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
8613  *
8614  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
8615  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
8616  *
8617  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
8618  * weight:
8619  *
8620  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
8621  *
8622  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
8623  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
8624  * can also include other factors [XXX].
8625  *
8626  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
8627  * directly from (1):
8628  *
8629  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
8630  *
8631  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
8632  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
8633  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
8634  *
8635  * [XXX expand on:
8636  *     - infeasible weights;
8637  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
8638  *
8639  *
8640  * SCHED DOMAINS
8641  *
8642  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
8643  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
8644  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
8645  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
8646  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
8647  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
8648  * the groups.
8649  *
8650  * This yields:
8651  *
8652  *     log_2 n     1     n
8653  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
8654  *     i = 0      2^i   2^i
8655  *                               `- size of each group
8656  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
8657  *         |         `- freq
8658  *         `- sum over all levels
8659  *
8660  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
8661  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
8662  *
8663  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
8664  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
8665  *
8666  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
8667  *
8668  *             log_2 n
8669  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
8670  *             k = 0
8671  *
8672  * And you'll find that:
8673  *
8674  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
8675  *
8676  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
8677  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
8678  * of:
8679  *
8680  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
8681  *
8682  *
8683  * WORK CONSERVING
8684  *
8685  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
8686  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
8687  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
8688  *
8689  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
8690  * time.
8691  *
8692  * [XXX more?]
8693  *
8694  *
8695  * CGROUPS
8696  *
8697  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
8698  *
8699  *                                s_k,i
8700  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
8701  *                                 S_k
8702  *
8703  * Where
8704  *
8705  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
8706  *
8707  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
8708  *
8709  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
8710  * property.
8711  *
8712  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
8713  *      rewrite all of this once again.]
8714  */
8715
8716 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
8717
8718 enum fbq_type { regular, remote, all };
8719
8720 /*
8721  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
8722  *
8723  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
8724  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
8725  * group. See update_sd_pick_busiest().
8726  */
8727 enum group_type {
8728         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
8729         group_has_spare = 0,
8730         /*
8731          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
8732          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
8733          */
8734         group_fully_busy,
8735         /*
8736          * One task doesn't fit with CPU's capacity and must be migrated to a
8737          * more powerful CPU.
8738          */
8739         group_misfit_task,
8740         /*
8741          * Balance SMT group that's fully busy. Can benefit from migration
8742          * a task on SMT with busy sibling to another CPU on idle core.
8743          */
8744         group_smt_balance,
8745         /*
8746          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
8747          * and the task should be migrated to it instead of running on the
8748          * current CPU.
8749          */
8750         group_asym_packing,
8751         /*
8752          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
8753          * from balancing the load across the system.
8754          */
8755         group_imbalanced,
8756         /*
8757          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
8758          * tasks.
8759          */
8760         group_overloaded
8761 };
8762
8763 enum migration_type {
8764         migrate_load = 0,
8765         migrate_util,
8766         migrate_task,
8767         migrate_misfit
8768 };
8769
8770 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
8771 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
8772 #define LBF_DST_PINNED  0x04
8773 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
8774 #define LBF_ACTIVE_LB   0x10
8775
8776 struct lb_env {
8777         struct sched_domain     *sd;
8778
8779         struct rq               *src_rq;
8780         int                     src_cpu;
8781
8782         int                     dst_cpu;
8783         struct rq               *dst_rq;
8784
8785         struct cpumask          *dst_grpmask;
8786         int                     new_dst_cpu;
8787         enum cpu_idle_type      idle;
8788         long                    imbalance;
8789         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
8790         struct cpumask          *cpus;
8791
8792         unsigned int            flags;
8793
8794         unsigned int            loop;
8795         unsigned int            loop_break;
8796         unsigned int            loop_max;
8797
8798         enum fbq_type           fbq_type;
8799         enum migration_type     migration_type;
8800         struct list_head        tasks;
8801 };
8802
8803 /*
8804  * Is this task likely cache-hot:
8805  */
8806 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8807 {
8808         s64 delta;
8809
8810         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8811
8812         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
8813                 return 0;
8814
8815         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
8816                 return 0;
8817
8818         /* SMT siblings share cache */
8819         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
8820                 return 0;
8821
8822         /*
8823          * Buddy candidates are cache hot:
8824          */
8825         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
8826             (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next))
8827                 return 1;
8828
8829         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
8830                 return 1;
8831
8832         /*
8833          * Don't migrate task if the task's cookie does not match
8834          * with the destination CPU's core cookie.
8835          */
8836         if (!sched_core_cookie_match(cpu_rq(env->dst_cpu), p))
8837                 return 1;
8838
8839         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
8840                 return 0;
8841
8842         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
8843
8844         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
8845 }
8846
8847 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8848 /*
8849  * Returns 1, if task migration degrades locality
8850  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
8851  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
8852  */
8853 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8854 {
8855         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
8856         unsigned long src_weight, dst_weight;
8857         int src_nid, dst_nid, dist;
8858
8859         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
8860                 return -1;
8861
8862         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
8863                 return -1;
8864
8865         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
8866         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
8867
8868         if (src_nid == dst_nid)
8869                 return -1;
8870
8871         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
8872         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
8873                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
8874                         return 1;
8875                 else
8876                         return -1;
8877         }
8878
8879         /* Encourage migration to the preferred node. */
8880         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
8881                 return 0;
8882
8883         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
8884         if (env->idle == CPU_IDLE)
8885                 return -1;
8886
8887         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
8888         if (numa_group) {
8889                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
8890                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
8891         } else {
8892                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
8893                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
8894         }
8895
8896         return dst_weight < src_weight;
8897 }
8898
8899 #else
8900 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
8901                                              struct lb_env *env)
8902 {
8903         return -1;
8904 }
8905 #endif
8906
8907 /*
8908  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
8909  */
8910 static
8911 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
8912 {
8913         int tsk_cache_hot;
8914
8915         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8916
8917         /*
8918          * We do not migrate tasks that are:
8919          * 1) throttled_lb_pair, or
8920          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
8921          * 3) running (obviously), or
8922          * 4) are cache-hot on their current CPU.
8923          */
8924         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
8925                 return 0;
8926
8927         /* Disregard pcpu kthreads; they are where they need to be. */
8928         if (kthread_is_per_cpu(p))
8929                 return 0;
8930
8931         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
8932                 int cpu;
8933
8934                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_affine);
8935
8936                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
8937
8938                 /*
8939                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
8940                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
8941                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
8942                  *
8943                  * Avoid computing new_dst_cpu
8944                  * - for NEWLY_IDLE
8945                  * - if we have already computed one in current iteration
8946                  * - if it's an active balance
8947                  */
8948                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
8949                     env->flags & (LBF_DST_PINNED | LBF_ACTIVE_LB))
8950                         return 0;
8951
8952                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
8953                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
8954                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
8955                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
8956                                 env->new_dst_cpu = cpu;
8957                                 break;
8958                         }
8959                 }
8960
8961                 return 0;
8962         }
8963
8964         /* Record that we found at least one task that could run on dst_cpu */
8965         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
8966
8967         if (task_on_cpu(env->src_rq, p)) {
8968                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_running);
8969                 return 0;
8970         }
8971
8972         /*
8973          * Aggressive migration if:
8974          * 1) active balance
8975          * 2) destination numa is preferred
8976          * 3) task is cache cold, or
8977          * 4) too many balance attempts have failed.
8978          */
8979         if (env->flags & LBF_ACTIVE_LB)
8980                 return 1;
8981
8982         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
8983         if (tsk_cache_hot == -1)
8984                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
8985
8986         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
8987             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
8988                 if (tsk_cache_hot == 1) {
8989                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
8990                         schedstat_inc(p->stats.nr_forced_migrations);
8991                 }
8992                 return 1;
8993         }
8994
8995         schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_hot);
8996         return 0;
8997 }
8998
8999 /*
9000  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
9001  */
9002 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
9003 {
9004         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
9005
9006         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
9007         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
9008 }
9009
9010 /*
9011  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
9012  * part of active balancing operations within "domain".
9013  *
9014  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
9015  */
9016 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
9017 {
9018         struct task_struct *p;
9019
9020         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
9021
9022         list_for_each_entry_reverse(p,
9023                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
9024                 if (!can_migrate_task(p, env))
9025                         continue;
9026
9027                 detach_task(p, env);
9028
9029                 /*
9030                  * Right now, this is only the second place where
9031                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
9032                  * so we can safely collect stats here rather than
9033                  * inside detach_tasks().
9034                  */
9035                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
9036                 return p;
9037         }
9038         return NULL;
9039 }
9040
9041 /*
9042  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
9043  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
9044  *
9045  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
9046  */
9047 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
9048 {
9049         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
9050         unsigned long util, load;
9051         struct task_struct *p;
9052         int detached = 0;
9053
9054         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
9055
9056         /*
9057          * Source run queue has been emptied by another CPU, clear
9058          * LBF_ALL_PINNED flag as we will not test any task.
9059          */
9060         if (env->src_rq->nr_running <= 1) {
9061                 env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
9062                 return 0;
9063         }
9064
9065         if (env->imbalance <= 0)
9066                 return 0;
9067
9068         while (!list_empty(tasks)) {
9069                 /*
9070                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
9071                  * which could at worst lead to a livelock crash.
9072                  */
9073                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
9074                         break;
9075
9076                 env->loop++;
9077                 /*
9078                  * We've more or less seen every task there is, call it quits
9079                  * unless we haven't found any movable task yet.
9080                  */
9081                 if (env->loop > env->loop_max &&
9082                     !(env->flags & LBF_ALL_PINNED))
9083                         break;
9084
9085                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
9086                 if (env->loop > env->loop_break) {
9087                         env->loop_break += SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
9088                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
9089                         break;
9090                 }
9091
9092                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
9093
9094                 if (!can_migrate_task(p, env))
9095                         goto next;
9096
9097                 switch (env->migration_type) {
9098                 case migrate_load:
9099                         /*
9100                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
9101                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
9102                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
9103                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
9104                          * detaching up to loop_max tasks.
9105                          */
9106                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
9107
9108                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
9109                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
9110                                 goto next;
9111
9112                         /*
9113                          * Make sure that we don't migrate too much load.
9114                          * Nevertheless, let relax the constraint if
9115                          * scheduler fails to find a good waiting task to
9116                          * migrate.
9117                          */
9118                         if (shr_bound(load, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
9119                                 goto next;
9120
9121                         env->imbalance -= load;
9122                         break;
9123
9124                 case migrate_util:
9125                         util = task_util_est(p);
9126
9127                         if (shr_bound(util, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
9128                                 goto next;
9129
9130                         env->imbalance -= util;
9131                         break;
9132
9133                 case migrate_task:
9134                         env->imbalance--;
9135                         break;
9136
9137                 case migrate_misfit:
9138                         /* This is not a misfit task */
9139                         if (task_fits_cpu(p, env->src_cpu))
9140                                 goto next;
9141
9142                         env->imbalance = 0;
9143                         break;
9144                 }
9145
9146                 detach_task(p, env);
9147                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
9148
9149                 detached++;
9150
9151 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
9152                 /*
9153                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
9154                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
9155                  * the critical section.
9156                  */
9157                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9158                         break;
9159 #endif
9160
9161                 /*
9162                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
9163                  * load/util/tasks.
9164                  */
9165                 if (env->imbalance <= 0)
9166                         break;
9167
9168                 continue;
9169 next:
9170                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
9171         }
9172
9173         /*
9174          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
9175          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
9176          * than inside detach_one_task().
9177          */
9178         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
9179
9180         return detached;
9181 }
9182
9183 /*
9184  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
9185  */
9186 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9187 {
9188         lockdep_assert_rq_held(rq);
9189
9190         WARN_ON_ONCE(task_rq(p) != rq);
9191         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
9192         wakeup_preempt(rq, p, 0);
9193 }
9194
9195 /*
9196  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
9197  * its new rq.
9198  */
9199 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9200 {
9201         struct rq_flags rf;
9202
9203         rq_lock(rq, &rf);
9204         update_rq_clock(rq);
9205         attach_task(rq, p);
9206         rq_unlock(rq, &rf);
9207 }
9208
9209 /*
9210  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
9211  * new rq.
9212  */
9213 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
9214 {
9215         struct list_head *tasks = &env->tasks;
9216         struct task_struct *p;
9217         struct rq_flags rf;
9218
9219         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
9220         update_rq_clock(env->dst_rq);
9221
9222         while (!list_empty(tasks)) {
9223                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
9224                 list_del_init(&p->se.group_node);
9225
9226                 attach_task(env->dst_rq, p);
9227         }
9228
9229         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
9230 }
9231
9232 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9233 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
9234 {
9235         if (cfs_rq->avg.load_avg)
9236                 return true;
9237
9238         if (cfs_rq->avg.util_avg)
9239                 return true;
9240
9241         return false;
9242 }
9243
9244 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
9245 {
9246         if (cpu_util_rt(rq))
9247                 return true;
9248
9249         if (cpu_util_dl(rq))
9250                 return true;
9251
9252         if (thermal_load_avg(rq))
9253                 return true;
9254
9255         if (cpu_util_irq(rq))
9256                 return true;
9257
9258         return false;
9259 }
9260
9261 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq)
9262 {
9263         WRITE_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick, jiffies);
9264 }
9265
9266 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
9267 {
9268         if (!has_blocked)
9269                 rq->has_blocked_load = 0;
9270 }
9271 #else
9272 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
9273 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
9274 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq) {}
9275 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
9276 #endif
9277
9278 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
9279 {
9280         const struct sched_class *curr_class;
9281         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
9282         unsigned long thermal_pressure;
9283         bool decayed;
9284
9285         /*
9286          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
9287          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
9288          */
9289         curr_class = rq->curr->sched_class;
9290
9291         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
9292
9293         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
9294                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
9295                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
9296                   update_irq_load_avg(rq, 0);
9297
9298         if (others_have_blocked(rq))
9299                 *done = false;
9300
9301         return decayed;
9302 }
9303
9304 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9305
9306 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
9307 {
9308         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
9309         bool decayed = false;
9310         int cpu = cpu_of(rq);
9311
9312         /*
9313          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
9314          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
9315          */
9316         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
9317                 struct sched_entity *se;
9318
9319                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
9320                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
9321
9322                         if (cfs_rq->nr_running == 0)
9323                                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
9324
9325                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
9326                                 decayed = true;
9327                 }
9328
9329                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
9330                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
9331                 if (se && !skip_blocked_update(se))
9332                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
9333
9334                 /*
9335                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
9336                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
9337                  */
9338                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
9339                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
9340
9341                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
9342                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
9343                         *done = false;
9344         }
9345
9346         return decayed;
9347 }
9348
9349 /*
9350  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
9351  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
9352  * group is a fraction of its parents load.
9353  */
9354 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
9355 {
9356         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
9357         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
9358         unsigned long now = jiffies;
9359         unsigned long load;
9360
9361         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
9362                 return;
9363
9364         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
9365         for_each_sched_entity(se) {
9366                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9367                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
9368                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
9369                         break;
9370         }
9371
9372         if (!se) {
9373                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
9374                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
9375         }
9376
9377         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
9378                 load = cfs_rq->h_load;
9379                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
9380                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
9381                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
9382                 cfs_rq->h_load = load;
9383                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
9384         }
9385 }
9386
9387 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
9388 {
9389         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
9390
9391         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
9392         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
9393                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
9394 }
9395 #else
9396 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
9397 {
9398         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
9399         bool decayed;
9400
9401         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
9402         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
9403                 *done = false;
9404
9405         return decayed;
9406 }
9407
9408 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
9409 {
9410         return p->se.avg.load_avg;
9411 }
9412 #endif
9413
9414 static void update_blocked_averages(int cpu)
9415 {
9416         bool decayed = false, done = true;
9417         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9418         struct rq_flags rf;
9419
9420         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9421         update_blocked_load_tick(rq);
9422         update_rq_clock(rq);
9423
9424         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
9425         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
9426
9427         update_blocked_load_status(rq, !done);
9428         if (decayed)
9429                 cpufreq_update_util(rq, 0);
9430         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9431 }
9432
9433 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
9434
9435 /*
9436  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
9437  */
9438 struct sg_lb_stats {
9439         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
9440         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
9441         unsigned long group_capacity;
9442         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
9443         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
9444         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
9445         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
9446         unsigned int idle_cpus;
9447         unsigned int group_weight;
9448         enum group_type group_type;
9449         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
9450         unsigned int group_smt_balance;  /* Task on busy SMT be moved */
9451         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
9452 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9453         unsigned int nr_numa_running;
9454         unsigned int nr_preferred_running;
9455 #endif
9456 };
9457
9458 /*
9459  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
9460  *               during load balancing.
9461  */
9462 struct sd_lb_stats {
9463         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
9464         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
9465         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
9466         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
9467         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
9468         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
9469
9470         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
9471         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
9472 };
9473
9474 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
9475 {
9476         /*
9477          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
9478          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
9479          * We must however set busiest_stat::group_type and
9480          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
9481          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
9482          */
9483         *sds = (struct sd_lb_stats){
9484                 .busiest = NULL,
9485                 .local = NULL,
9486                 .total_load = 0UL,
9487                 .total_capacity = 0UL,
9488                 .busiest_stat = {
9489                         .idle_cpus = UINT_MAX,
9490                         .group_type = group_has_spare,
9491                 },
9492         };
9493 }
9494
9495 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
9496 {
9497         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9498         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
9499         unsigned long used, free;
9500         unsigned long irq;
9501
9502         irq = cpu_util_irq(rq);
9503
9504         if (unlikely(irq >= max))
9505                 return 1;
9506
9507         /*
9508          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
9509          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
9510          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
9511          * average uses the actual delta max capacity(load).
9512          */
9513         used = cpu_util_rt(rq);
9514         used += cpu_util_dl(rq);
9515         used += thermal_load_avg(rq);
9516
9517         if (unlikely(used >= max))
9518                 return 1;
9519
9520         free = max - used;
9521
9522         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
9523 }
9524
9525 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
9526 {
9527         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
9528         struct sched_group *sdg = sd->groups;
9529
9530         if (!capacity)
9531                 capacity = 1;
9532
9533         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
9534         trace_sched_cpu_capacity_tp(cpu_rq(cpu));
9535
9536         sdg->sgc->capacity = capacity;
9537         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
9538         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
9539 }
9540
9541 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
9542 {
9543         struct sched_domain *child = sd->child;
9544         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
9545         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
9546         unsigned long interval;
9547
9548         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
9549         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9550         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
9551
9552         if (!child) {
9553                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
9554                 return;
9555         }
9556
9557         capacity = 0;
9558         min_capacity = ULONG_MAX;
9559         max_capacity = 0;
9560
9561         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
9562                 /*
9563                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
9564                  * span the current group.
9565                  */
9566
9567                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
9568                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
9569
9570                         capacity += cpu_cap;
9571                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
9572                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
9573                 }
9574         } else  {
9575                 /*
9576                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
9577                  * span the current group.
9578                  */
9579
9580                 group = child->groups;
9581                 do {
9582                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
9583
9584                         capacity += sgc->capacity;
9585                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
9586                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
9587                         group = group->next;
9588                 } while (group != child->groups);
9589         }
9590
9591         sdg->sgc->capacity = capacity;
9592         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
9593         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
9594 }
9595
9596 /*
9597  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
9598  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
9599  * Return true is the capacity is reduced
9600  */
9601 static inline int
9602 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
9603 {
9604         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
9605                                 (arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq)) * 100));
9606 }
9607
9608 /*
9609  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
9610  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
9611  * the task's current CPU is heavily pressured.
9612  */
9613 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
9614 {
9615         return rq->misfit_task_load &&
9616                 (arch_scale_cpu_capacity(rq->cpu) < rq->rd->max_cpu_capacity ||
9617                  check_cpu_capacity(rq, sd));
9618 }
9619
9620 /*
9621  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
9622  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
9623  *
9624  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
9625  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
9626  * Something like:
9627  *
9628  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
9629  *              *     * * *
9630  *
9631  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
9632  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
9633  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
9634  *
9635  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
9636  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
9637  * moving tasks due to affinity constraints.
9638  *
9639  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
9640  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
9641  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
9642  * to create an effective group imbalance.
9643  *
9644  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
9645  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
9646  * subtle and fragile situation.
9647  */
9648
9649 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
9650 {
9651         return group->sgc->imbalance;
9652 }
9653
9654 /*
9655  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
9656  * be used by some tasks.
9657  * We consider that a group has spare capacity if the number of task is
9658  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
9659  * available capacity for CFS tasks.
9660  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
9661  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
9662  * capacity in meaningful for the load balancer.
9663  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
9664  * any benefit for the load balance.
9665  */
9666 static inline bool
9667 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
9668 {
9669         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
9670                 return true;
9671
9672         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
9673                         (sgs->group_runnable * 100))
9674                 return false;
9675
9676         if ((sgs->group_capacity * 100) >
9677                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
9678                 return true;
9679
9680         return false;
9681 }
9682
9683 /*
9684  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
9685  *  handle.
9686  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
9687  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
9688  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
9689  *  false.
9690  */
9691 static inline bool
9692 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
9693 {
9694         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
9695                 return false;
9696
9697         if ((sgs->group_capacity * 100) <
9698                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
9699                 return true;
9700
9701         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
9702                         (sgs->group_runnable * 100))
9703                 return true;
9704
9705         return false;
9706 }
9707
9708 static inline enum
9709 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
9710                           struct sched_group *group,
9711                           struct sg_lb_stats *sgs)
9712 {
9713         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
9714                 return group_overloaded;
9715
9716         if (sg_imbalanced(group))
9717                 return group_imbalanced;
9718
9719         if (sgs->group_asym_packing)
9720                 return group_asym_packing;
9721
9722         if (sgs->group_smt_balance)
9723                 return group_smt_balance;
9724
9725         if (sgs->group_misfit_task_load)
9726                 return group_misfit_task;
9727
9728         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
9729                 return group_fully_busy;
9730
9731         return group_has_spare;
9732 }
9733
9734 /**
9735  * sched_use_asym_prio - Check whether asym_packing priority must be used
9736  * @sd:         The scheduling domain of the load balancing
9737  * @cpu:        A CPU
9738  *
9739  * Always use CPU priority when balancing load between SMT siblings. When
9740  * balancing load between cores, it is not sufficient that @cpu is idle. Only
9741  * use CPU priority if the whole core is idle.
9742  *
9743  * Returns: True if the priority of @cpu must be followed. False otherwise.
9744  */
9745 static bool sched_use_asym_prio(struct sched_domain *sd, int cpu)
9746 {
9747         if (!(sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
9748                 return false;
9749
9750         if (!sched_smt_active())
9751                 return true;
9752
9753         return sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY || is_core_idle(cpu);
9754 }
9755
9756 static inline bool sched_asym(struct sched_domain *sd, int dst_cpu, int src_cpu)
9757 {
9758         /*
9759          * First check if @dst_cpu can do asym_packing load balance. Only do it
9760          * if it has higher priority than @src_cpu.
9761          */
9762         return sched_use_asym_prio(sd, dst_cpu) &&
9763                 sched_asym_prefer(dst_cpu, src_cpu);
9764 }
9765
9766 /**
9767  * sched_group_asym - Check if the destination CPU can do asym_packing balance
9768  * @env:        The load balancing environment
9769  * @sgs:        Load-balancing statistics of the candidate busiest group
9770  * @group:      The candidate busiest group
9771  *
9772  * @env::dst_cpu can do asym_packing if it has higher priority than the
9773  * preferred CPU of @group.
9774  *
9775  * Return: true if @env::dst_cpu can do with asym_packing load balance. False
9776  * otherwise.
9777  */
9778 static inline bool
9779 sched_group_asym(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs, struct sched_group *group)
9780 {
9781         /*
9782          * CPU priorities do not make sense for SMT cores with more than one
9783          * busy sibling.
9784          */
9785         if ((group->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) &&
9786             (sgs->group_weight - sgs->idle_cpus != 1))
9787                 return false;
9788
9789         return sched_asym(env->sd, env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu);
9790 }
9791
9792 /* One group has more than one SMT CPU while the other group does not */
9793 static inline bool smt_vs_nonsmt_groups(struct sched_group *sg1,
9794                                     struct sched_group *sg2)
9795 {
9796         if (!sg1 || !sg2)
9797                 return false;
9798
9799         return (sg1->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) !=
9800                 (sg2->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY);
9801 }
9802
9803 static inline bool smt_balance(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs,
9804                                struct sched_group *group)
9805 {
9806         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
9807                 return false;
9808
9809         /*
9810          * For SMT source group, it is better to move a task
9811          * to a CPU that doesn't have multiple tasks sharing its CPU capacity.
9812          * Note that if a group has a single SMT, SD_SHARE_CPUCAPACITY
9813          * will not be on.
9814          */
9815         if (group->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY &&
9816             sgs->sum_h_nr_running > 1)
9817                 return true;
9818
9819         return false;
9820 }
9821
9822 static inline long sibling_imbalance(struct lb_env *env,
9823                                     struct sd_lb_stats *sds,
9824                                     struct sg_lb_stats *busiest,
9825                                     struct sg_lb_stats *local)
9826 {
9827         int ncores_busiest, ncores_local;
9828         long imbalance;
9829
9830         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE || !busiest->sum_nr_running)
9831                 return 0;
9832
9833         ncores_busiest = sds->busiest->cores;
9834         ncores_local = sds->local->cores;
9835
9836         if (ncores_busiest == ncores_local) {
9837                 imbalance = busiest->sum_nr_running;
9838                 lsub_positive(&imbalance, local->sum_nr_running);
9839                 return imbalance;
9840         }
9841
9842         /* Balance such that nr_running/ncores ratio are same on both groups */
9843         imbalance = ncores_local * busiest->sum_nr_running;
9844         lsub_positive(&imbalance, ncores_busiest * local->sum_nr_running);
9845         /* Normalize imbalance and do rounding on normalization */
9846         imbalance = 2 * imbalance + ncores_local + ncores_busiest;
9847         imbalance /= ncores_local + ncores_busiest;
9848
9849         /* Take advantage of resource in an empty sched group */
9850         if (imbalance <= 1 && local->sum_nr_running == 0 &&
9851             busiest->sum_nr_running > 1)
9852                 imbalance = 2;
9853
9854         return imbalance;
9855 }
9856
9857 static inline bool
9858 sched_reduced_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
9859 {
9860         /*
9861          * When there is more than 1 task, the group_overloaded case already
9862          * takes care of cpu with reduced capacity
9863          */
9864         if (rq->cfs.h_nr_running != 1)
9865                 return false;
9866
9867         return check_cpu_capacity(rq, sd);
9868 }
9869
9870 /**
9871  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
9872  * @env: The load balancing environment.
9873  * @sds: Load-balancing data with statistics of the local group.
9874  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
9875  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
9876  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
9877  */
9878 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
9879                                       struct sd_lb_stats *sds,
9880                                       struct sched_group *group,
9881                                       struct sg_lb_stats *sgs,
9882                                       int *sg_status)
9883 {
9884         int i, nr_running, local_group;
9885
9886         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
9887
9888         local_group = group == sds->local;
9889
9890         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9891                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9892                 unsigned long load = cpu_load(rq);
9893
9894                 sgs->group_load += load;
9895                 sgs->group_util += cpu_util_cfs(i);
9896                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
9897                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
9898
9899                 nr_running = rq->nr_running;
9900                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
9901
9902                 if (nr_running > 1)
9903                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
9904
9905                 if (cpu_overutilized(i))
9906                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
9907
9908 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9909                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
9910                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
9911 #endif
9912                 /*
9913                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
9914                  */
9915                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
9916                         sgs->idle_cpus++;
9917                         /* Idle cpu can't have misfit task */
9918                         continue;
9919                 }
9920
9921                 if (local_group)
9922                         continue;
9923
9924                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
9925                         /* Check for a misfit task on the cpu */
9926                         if (sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
9927                                 sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
9928                                 *sg_status |= SG_OVERLOAD;
9929                         }
9930                 } else if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9931                            sched_reduced_capacity(rq, env->sd)) {
9932                         /* Check for a task running on a CPU with reduced capacity */
9933                         if (sgs->group_misfit_task_load < load)
9934                                 sgs->group_misfit_task_load = load;
9935                 }
9936         }
9937
9938         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
9939
9940         sgs->group_weight = group->group_weight;
9941
9942         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
9943         if (!local_group && env->idle != CPU_NOT_IDLE && sgs->sum_h_nr_running &&
9944             sched_group_asym(env, sgs, group))
9945                 sgs->group_asym_packing = 1;
9946
9947         /* Check for loaded SMT group to be balanced to dst CPU */
9948         if (!local_group && smt_balance(env, sgs, group))
9949                 sgs->group_smt_balance = 1;
9950
9951         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
9952
9953         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
9954         if (sgs->group_type == group_overloaded)
9955                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9956                                 sgs->group_capacity;
9957 }
9958
9959 /**
9960  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
9961  * @env: The load balancing environment.
9962  * @sds: sched_domain statistics
9963  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
9964  * @sgs: sched_group statistics
9965  *
9966  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
9967  * busiest group.
9968  *
9969  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
9970  * busiest group. %false otherwise.
9971  */
9972 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
9973                                    struct sd_lb_stats *sds,
9974                                    struct sched_group *sg,
9975                                    struct sg_lb_stats *sgs)
9976 {
9977         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
9978
9979         /* Make sure that there is at least one task to pull */
9980         if (!sgs->sum_h_nr_running)
9981                 return false;
9982
9983         /*
9984          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
9985          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
9986          * CPUs in the group should either be possible to resolve
9987          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
9988          */
9989         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
9990             (sgs->group_type == group_misfit_task) &&
9991             (!capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), sg->sgc->max_capacity) ||
9992              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
9993                 return false;
9994
9995         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
9996                 return true;
9997
9998         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
9999                 return false;
10000
10001         /*
10002          * The candidate and the current busiest group are the same type of
10003          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
10004          */
10005
10006         switch (sgs->group_type) {
10007         case group_overloaded:
10008                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
10009                 return sgs->avg_load > busiest->avg_load;
10010
10011         case group_imbalanced:
10012                 /*
10013                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
10014                  * choose one more than another.
10015                  */
10016                 return false;
10017
10018         case group_asym_packing:
10019                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
10020                 return sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
10021
10022         case group_misfit_task:
10023                 /*
10024                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
10025                  * misfit.
10026                  */
10027                 return sgs->group_misfit_task_load > busiest->group_misfit_task_load;
10028
10029         case group_smt_balance:
10030                 /*
10031                  * Check if we have spare CPUs on either SMT group to
10032                  * choose has spare or fully busy handling.
10033                  */
10034                 if (sgs->idle_cpus != 0 || busiest->idle_cpus != 0)
10035                         goto has_spare;
10036
10037                 fallthrough;
10038
10039         case group_fully_busy:
10040                 /*
10041                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
10042                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
10043                  * group because tasks have all compute capacity that they need
10044                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
10045                  * contention when accessing shared HW resources.
10046                  *
10047                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
10048                  * select the 1st one, except if @sg is composed of SMT
10049                  * siblings.
10050                  */
10051
10052                 if (sgs->avg_load < busiest->avg_load)
10053                         return false;
10054
10055                 if (sgs->avg_load == busiest->avg_load) {
10056                         /*
10057                          * SMT sched groups need more help than non-SMT groups.
10058                          * If @sg happens to also be SMT, either choice is good.
10059                          */
10060                         if (sds->busiest->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
10061                                 return false;
10062                 }
10063
10064                 break;
10065
10066         case group_has_spare:
10067                 /*
10068                  * Do not pick sg with SMT CPUs over sg with pure CPUs,
10069                  * as we do not want to pull task off SMT core with one task
10070                  * and make the core idle.
10071                  */
10072                 if (smt_vs_nonsmt_groups(sds->busiest, sg)) {
10073                         if (sg->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY && sgs->sum_h_nr_running <= 1)
10074                                 return false;
10075                         else
10076                                 return true;
10077                 }
10078 has_spare:
10079
10080                 /*
10081                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
10082                  * and highest number of running tasks. We could also compare
10083                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
10084                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
10085                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
10086                  */
10087                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
10088                         return false;
10089                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
10090                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
10091                         return false;
10092
10093                 break;
10094         }
10095
10096         /*
10097          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
10098          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
10099          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
10100          * considered.
10101          */
10102         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
10103             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
10104             (capacity_greater(sg->sgc->min_capacity, capacity_of(env->dst_cpu))))
10105                 return false;
10106
10107         return true;
10108 }
10109
10110 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10111 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
10112 {
10113         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
10114                 return regular;
10115         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
10116                 return remote;
10117         return all;
10118 }
10119
10120 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
10121 {
10122         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
10123                 return regular;
10124         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
10125                 return remote;
10126         return all;
10127 }
10128 #else
10129 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
10130 {
10131         return all;
10132 }
10133
10134 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
10135 {
10136         return regular;
10137 }
10138 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10139
10140
10141 struct sg_lb_stats;
10142
10143 /*
10144  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
10145  */
10146
10147 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
10148 {
10149         /* Task has no contribution or is new */
10150         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
10151                 return 0;
10152
10153         if (task_on_rq_queued(p))
10154                 return 1;
10155
10156         return 0;
10157 }
10158
10159 /**
10160  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
10161  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
10162  * @p: task which should be ignored.
10163  *
10164  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
10165  */
10166 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
10167 {
10168         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10169
10170         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
10171                 return 0;
10172
10173         /*
10174          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
10175          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
10176          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
10177          */
10178
10179         if (rq->ttwu_pending)
10180                 return 0;
10181
10182         return 1;
10183 }
10184
10185 /*
10186  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
10187  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
10188  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
10189  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
10190  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
10191  */
10192 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
10193                                           struct sched_group *group,
10194                                           struct sg_lb_stats *sgs,
10195                                           struct task_struct *p)
10196 {
10197         int i, nr_running;
10198
10199         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
10200
10201         /* Assume that task can't fit any CPU of the group */
10202         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY)
10203                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
10204
10205         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
10206                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10207                 unsigned int local;
10208
10209                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
10210                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
10211                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
10212                 local = task_running_on_cpu(i, p);
10213                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
10214
10215                 nr_running = rq->nr_running - local;
10216                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
10217
10218                 /*
10219                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
10220                  */
10221                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
10222                         sgs->idle_cpus++;
10223
10224                 /* Check if task fits in the CPU */
10225                 if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
10226                     sgs->group_misfit_task_load &&
10227                     task_fits_cpu(p, i))
10228                         sgs->group_misfit_task_load = 0;
10229
10230         }
10231
10232         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
10233
10234         sgs->group_weight = group->group_weight;
10235
10236         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
10237
10238         /*
10239          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
10240          * overloaded
10241          */
10242         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
10243                 sgs->group_type == group_overloaded)
10244                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10245                                 sgs->group_capacity;
10246 }
10247
10248 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
10249                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
10250                                struct sched_group *group,
10251                                struct sg_lb_stats *sgs)
10252 {
10253         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
10254                 return true;
10255
10256         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
10257                 return false;
10258
10259         /*
10260          * The candidate and the current idlest group are the same type of
10261          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
10262          */
10263
10264         switch (sgs->group_type) {
10265         case group_overloaded:
10266         case group_fully_busy:
10267                 /* Select the group with lowest avg_load. */
10268                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
10269                         return false;
10270                 break;
10271
10272         case group_imbalanced:
10273         case group_asym_packing:
10274         case group_smt_balance:
10275                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
10276                 return false;
10277
10278         case group_misfit_task:
10279                 /* Select group with the highest max capacity */
10280                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
10281                         return false;
10282                 break;
10283
10284         case group_has_spare:
10285                 /* Select group with most idle CPUs */
10286                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
10287                         return false;
10288
10289                 /* Select group with lowest group_util */
10290                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
10291                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
10292                         return false;
10293
10294                 break;
10295         }
10296
10297         return true;
10298 }
10299
10300 /*
10301  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
10302  * domain.
10303  *
10304  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
10305  */
10306 static struct sched_group *
10307 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
10308 {
10309         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
10310         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
10311         struct sg_lb_stats *sgs;
10312         unsigned long imbalance;
10313         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
10314                         .avg_load = UINT_MAX,
10315                         .group_type = group_overloaded,
10316         };
10317
10318         do {
10319                 int local_group;
10320
10321                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
10322                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
10323                                         p->cpus_ptr))
10324                         continue;
10325
10326                 /* Skip over this group if no cookie matched */
10327                 if (!sched_group_cookie_match(cpu_rq(this_cpu), p, group))
10328                         continue;
10329
10330                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
10331                                                sched_group_span(group));
10332
10333                 if (local_group) {
10334                         sgs = &local_sgs;
10335                         local = group;
10336                 } else {
10337                         sgs = &tmp_sgs;
10338                 }
10339
10340                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
10341
10342                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
10343                         idlest = group;
10344                         idlest_sgs = *sgs;
10345                 }
10346
10347         } while (group = group->next, group != sd->groups);
10348
10349
10350         /* There is no idlest group to push tasks to */
10351         if (!idlest)
10352                 return NULL;
10353
10354         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
10355         if (!local)
10356                 return idlest;
10357
10358         /*
10359          * If the local group is idler than the selected idlest group
10360          * don't try and push the task.
10361          */
10362         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
10363                 return NULL;
10364
10365         /*
10366          * If the local group is busier than the selected idlest group
10367          * try and push the task.
10368          */
10369         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
10370                 return idlest;
10371
10372         switch (local_sgs.group_type) {
10373         case group_overloaded:
10374         case group_fully_busy:
10375
10376                 /* Calculate allowed imbalance based on load */
10377                 imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
10378                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
10379
10380                 /*
10381                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
10382                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
10383                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
10384                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
10385                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
10386                  * and consider staying local.
10387                  */
10388
10389                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
10390                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
10391                         return NULL;
10392
10393                 /*
10394                  * If the local group is less loaded than the selected
10395                  * idlest group don't try and push any tasks.
10396                  */
10397                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
10398                         return NULL;
10399
10400                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
10401                         return NULL;
10402                 break;
10403
10404         case group_imbalanced:
10405         case group_asym_packing:
10406         case group_smt_balance:
10407                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
10408                 return NULL;
10409
10410         case group_misfit_task:
10411                 /* Select group with the highest max capacity */
10412                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
10413                         return NULL;
10414                 break;
10415
10416         case group_has_spare:
10417 #ifdef CONFIG_NUMA
10418                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
10419                         int imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
10420 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10421                         int idlest_cpu;
10422                         /*
10423                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
10424                          * the preferred node
10425                          */
10426                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
10427                                 return NULL;
10428
10429                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
10430                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
10431                                 return idlest;
10432 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10433                         /*
10434                          * Otherwise, keep the task close to the wakeup source
10435                          * and improve locality if the number of running tasks
10436                          * would remain below threshold where an imbalance is
10437                          * allowed while accounting for the possibility the
10438                          * task is pinned to a subset of CPUs. If there is a
10439                          * real need of migration, periodic load balance will
10440                          * take care of it.
10441                          */
10442                         if (p->nr_cpus_allowed != NR_CPUS) {
10443                                 struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
10444
10445                                 cpumask_and(cpus, sched_group_span(local), p->cpus_ptr);
10446                                 imb_numa_nr = min(cpumask_weight(cpus), sd->imb_numa_nr);
10447                         }
10448
10449                         imbalance = abs(local_sgs.idle_cpus - idlest_sgs.idle_cpus);
10450                         if (!adjust_numa_imbalance(imbalance,
10451                                                    local_sgs.sum_nr_running + 1,
10452                                                    imb_numa_nr)) {
10453                                 return NULL;
10454                         }
10455                 }
10456 #endif /* CONFIG_NUMA */
10457
10458                 /*
10459                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
10460                  * compare the utilization which is more stable but it can end
10461                  * up that the group has less spare capacity but finally more
10462                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
10463                  */
10464                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
10465                         return NULL;
10466                 break;
10467         }
10468
10469         return idlest;
10470 }
10471
10472 static void update_idle_cpu_scan(struct lb_env *env,
10473                                  unsigned long sum_util)
10474 {
10475         struct sched_domain_shared *sd_share;
10476         int llc_weight, pct;
10477         u64 x, y, tmp;
10478         /*
10479          * Update the number of CPUs to scan in LLC domain, which could
10480          * be used as a hint in select_idle_cpu(). The update of sd_share
10481          * could be expensive because it is within a shared cache line.
10482          * So the write of this hint only occurs during periodic load
10483          * balancing, rather than CPU_NEWLY_IDLE, because the latter
10484          * can fire way more frequently than the former.
10485          */
10486         if (!sched_feat(SIS_UTIL) || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
10487                 return;
10488
10489         llc_weight = per_cpu(sd_llc_size, env->dst_cpu);
10490         if (env->sd->span_weight != llc_weight)
10491                 return;
10492
10493         sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, env->dst_cpu));
10494         if (!sd_share)
10495                 return;
10496
10497         /*
10498          * The number of CPUs to search drops as sum_util increases, when
10499          * sum_util hits 85% or above, the scan stops.
10500          * The reason to choose 85% as the threshold is because this is the
10501          * imbalance_pct(117) when a LLC sched group is overloaded.
10502          *
10503          * let y = SCHED_CAPACITY_SCALE - p * x^2                       [1]
10504          * and y'= y / SCHED_CAPACITY_SCALE
10505          *
10506          * x is the ratio of sum_util compared to the CPU capacity:
10507          * x = sum_util / (llc_weight * SCHED_CAPACITY_SCALE)
10508          * y' is the ratio of CPUs to be scanned in the LLC domain,
10509          * and the number of CPUs to scan is calculated by:
10510          *
10511          * nr_scan = llc_weight * y'                                    [2]
10512          *
10513          * When x hits the threshold of overloaded, AKA, when
10514          * x = 100 / pct, y drops to 0. According to [1],
10515          * p should be SCHED_CAPACITY_SCALE * pct^2 / 10000
10516          *
10517          * Scale x by SCHED_CAPACITY_SCALE:
10518          * x' = sum_util / llc_weight;                                  [3]
10519          *
10520          * and finally [1] becomes:
10521          * y = SCHED_CAPACITY_SCALE -
10522          *     x'^2 * pct^2 / (10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE)            [4]
10523          *
10524          */
10525         /* equation [3] */
10526         x = sum_util;
10527         do_div(x, llc_weight);
10528
10529         /* equation [4] */
10530         pct = env->sd->imbalance_pct;
10531         tmp = x * x * pct * pct;
10532         do_div(tmp, 10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE);
10533         tmp = min_t(long, tmp, SCHED_CAPACITY_SCALE);
10534         y = SCHED_CAPACITY_SCALE - tmp;
10535
10536         /* equation [2] */
10537         y *= llc_weight;
10538         do_div(y, SCHED_CAPACITY_SCALE);
10539         if ((int)y != sd_share->nr_idle_scan)
10540                 WRITE_ONCE(sd_share->nr_idle_scan, (int)y);
10541 }
10542
10543 /**
10544  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
10545  * @env: The load balancing environment.
10546  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
10547  */
10548
10549 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
10550 {
10551         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
10552         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
10553         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
10554         unsigned long sum_util = 0;
10555         int sg_status = 0;
10556
10557         do {
10558                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
10559                 int local_group;
10560
10561                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
10562                 if (local_group) {
10563                         sds->local = sg;
10564                         sgs = local;
10565
10566                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
10567                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
10568                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
10569                 }
10570
10571                 update_sg_lb_stats(env, sds, sg, sgs, &sg_status);
10572
10573                 if (!local_group && update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
10574                         sds->busiest = sg;
10575                         sds->busiest_stat = *sgs;
10576                 }
10577
10578                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
10579                 sds->total_load += sgs->group_load;
10580                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
10581
10582                 sum_util += sgs->group_util;
10583                 sg = sg->next;
10584         } while (sg != env->sd->groups);
10585
10586         /*
10587          * Indicate that the child domain of the busiest group prefers tasks
10588          * go to a child's sibling domains first. NB the flags of a sched group
10589          * are those of the child domain.
10590          */
10591         if (sds->busiest)
10592                 sds->prefer_sibling = !!(sds->busiest->flags & SD_PREFER_SIBLING);
10593
10594
10595         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
10596                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
10597
10598         if (!env->sd->parent) {
10599                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
10600
10601                 /* update overload indicator if we are at root domain */
10602                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
10603
10604                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
10605                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
10606                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
10607         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
10608                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
10609
10610                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
10611                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
10612         }
10613
10614         update_idle_cpu_scan(env, sum_util);
10615 }
10616
10617 /**
10618  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
10619  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
10620  * @env: load balance environment
10621  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
10622  */
10623 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
10624 {
10625         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
10626
10627         local = &sds->local_stat;
10628         busiest = &sds->busiest_stat;
10629
10630         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
10631                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
10632                         /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
10633                         env->migration_type = migrate_misfit;
10634                         env->imbalance = 1;
10635                 } else {
10636                         /*
10637                          * Set load imbalance to allow moving task from cpu
10638                          * with reduced capacity.
10639                          */
10640                         env->migration_type = migrate_load;
10641                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task_load;
10642                 }
10643                 return;
10644         }
10645
10646         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
10647                 /*
10648                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
10649                  * the preferred CPU.
10650                  */
10651                 env->migration_type = migrate_task;
10652                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
10653                 return;
10654         }
10655
10656         if (busiest->group_type == group_smt_balance) {
10657                 /* Reduce number of tasks sharing CPU capacity */
10658                 env->migration_type = migrate_task;
10659                 env->imbalance = 1;
10660                 return;
10661         }
10662
10663         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
10664                 /*
10665                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
10666                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
10667                  * the imbalance. The next load balance will take care of
10668                  * balancing back the system.
10669                  */
10670                 env->migration_type = migrate_task;
10671                 env->imbalance = 1;
10672                 return;
10673         }
10674
10675         /*
10676          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
10677          * emptying busiest.
10678          */
10679         if (local->group_type == group_has_spare) {
10680                 if ((busiest->group_type > group_fully_busy) &&
10681                     !(env->sd->flags & SD_SHARE_LLC)) {
10682                         /*
10683                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
10684                          * capacity. This might end up creating spare capacity
10685                          * in busiest or busiest still being overloaded but
10686                          * there is no simple way to directly compute the
10687                          * amount of load to migrate in order to balance the
10688                          * system.
10689                          */
10690                         env->migration_type = migrate_util;
10691                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
10692                                          local->group_util;
10693
10694                         /*
10695                          * In some cases, the group's utilization is max or even
10696                          * higher than capacity because of migrations but the
10697                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
10698                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
10699                          * try to pull it.
10700                          */
10701                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
10702                                 env->migration_type = migrate_task;
10703                                 env->imbalance = 1;
10704                         }
10705
10706                         return;
10707                 }
10708
10709                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
10710                         /*
10711                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
10712                          * groups.
10713                          */
10714                         env->migration_type = migrate_task;
10715                         env->imbalance = sibling_imbalance(env, sds, busiest, local);
10716                 } else {
10717
10718                         /*
10719                          * If there is no overload, we just want to even the number of
10720                          * idle cpus.
10721                          */
10722                         env->migration_type = migrate_task;
10723                         env->imbalance = max_t(long, 0,
10724                                                (local->idle_cpus - busiest->idle_cpus));
10725                 }
10726
10727 #ifdef CONFIG_NUMA
10728                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
10729                 if (env->sd->flags & SD_NUMA) {
10730                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
10731                                                                local->sum_nr_running + 1,
10732                                                                env->sd->imb_numa_nr);
10733                 }
10734 #endif
10735
10736                 /* Number of tasks to move to restore balance */
10737                 env->imbalance >>= 1;
10738
10739                 return;
10740         }
10741
10742         /*
10743          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
10744          * busiest group
10745          */
10746         if (local->group_type < group_overloaded) {
10747                 /*
10748                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
10749                  * finally needed.
10750                  */
10751
10752                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10753                                   local->group_capacity;
10754
10755                 /*
10756                  * If the local group is more loaded than the selected
10757                  * busiest group don't try to pull any tasks.
10758                  */
10759                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
10760                         env->imbalance = 0;
10761                         return;
10762                 }
10763
10764                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10765                                 sds->total_capacity;
10766
10767                 /*
10768                  * If the local group is more loaded than the average system
10769                  * load, don't try to pull any tasks.
10770                  */
10771                 if (local->avg_load >= sds->avg_load) {
10772                         env->imbalance = 0;
10773                         return;
10774                 }
10775
10776         }
10777
10778         /*
10779          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
10780          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
10781          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
10782          * below the average load. At the same time, we also don't want to
10783          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
10784          * the minimum possible imbalance.
10785          */
10786         env->migration_type = migrate_load;
10787         env->imbalance = min(
10788                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
10789                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
10790         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
10791 }
10792
10793 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
10794
10795 /*
10796  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
10797  *
10798  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
10799  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
10800  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
10801  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  N/A        N/A
10802  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
10803  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
10804  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
10805  *
10806  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
10807  *            statistics.
10808  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
10809  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
10810  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
10811  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
10812  *            different in groups.
10813  */
10814
10815 /**
10816  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
10817  * if there is an imbalance.
10818  * @env: The load balancing environment.
10819  *
10820  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
10821  * to restore balance.
10822  *
10823  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
10824  */
10825 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
10826 {
10827         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
10828         struct sd_lb_stats sds;
10829
10830         init_sd_lb_stats(&sds);
10831
10832         /*
10833          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
10834          * this level.
10835          */
10836         update_sd_lb_stats(env, &sds);
10837
10838         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
10839         if (!sds.busiest)
10840                 goto out_balanced;
10841
10842         busiest = &sds.busiest_stat;
10843
10844         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
10845         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
10846                 goto force_balance;
10847
10848         if (sched_energy_enabled()) {
10849                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
10850
10851                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
10852                         goto out_balanced;
10853         }
10854
10855         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
10856         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
10857                 goto force_balance;
10858
10859         /*
10860          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
10861          * work because they assume all things are equal, which typically
10862          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
10863          */
10864         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
10865                 goto force_balance;
10866
10867         local = &sds.local_stat;
10868         /*
10869          * If the local group is busier than the selected busiest group
10870          * don't try and pull any tasks.
10871          */
10872         if (local->group_type > busiest->group_type)
10873                 goto out_balanced;
10874
10875         /*
10876          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
10877          * between tasks.
10878          */
10879         if (local->group_type == group_overloaded) {
10880                 /*
10881                  * If the local group is more loaded than the selected
10882                  * busiest group don't try to pull any tasks.
10883                  */
10884                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
10885                         goto out_balanced;
10886
10887                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
10888                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10889                                 sds.total_capacity;
10890
10891                 /*
10892                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
10893                  * domain average load.
10894                  */
10895                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
10896                         goto out_balanced;
10897
10898                 /*
10899                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
10900                  * conservative.
10901                  */
10902                 if (100 * busiest->avg_load <=
10903                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
10904                         goto out_balanced;
10905         }
10906
10907         /*
10908          * Try to move all excess tasks to a sibling domain of the busiest
10909          * group's child domain.
10910          */
10911         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
10912             sibling_imbalance(env, &sds, busiest, local) > 1)
10913                 goto force_balance;
10914
10915         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
10916                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE) {
10917                         /*
10918                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
10919                          * result the local one too) but this CPU is already
10920                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
10921                          */
10922                         goto out_balanced;
10923                 }
10924
10925                 if (busiest->group_type == group_smt_balance &&
10926                     smt_vs_nonsmt_groups(sds.local, sds.busiest)) {
10927                         /* Let non SMT CPU pull from SMT CPU sharing with sibling */
10928                         goto force_balance;
10929                 }
10930
10931                 if (busiest->group_weight > 1 &&
10932                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) {
10933                         /*
10934                          * If the busiest group is not overloaded
10935                          * and there is no imbalance between this and busiest
10936                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
10937                          * becomes significant if the diff is greater than 1
10938                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
10939                          * on another group. Of course this applies only if
10940                          * there is more than 1 CPU per group.
10941                          */
10942                         goto out_balanced;
10943                 }
10944
10945                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1) {
10946                         /*
10947                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
10948                          */
10949                         goto out_balanced;
10950                 }
10951         }
10952
10953 force_balance:
10954         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
10955         calculate_imbalance(env, &sds);
10956         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
10957
10958 out_balanced:
10959         env->imbalance = 0;
10960         return NULL;
10961 }
10962
10963 /*
10964  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
10965  */
10966 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
10967                                      struct sched_group *group)
10968 {
10969         struct rq *busiest = NULL, *rq;
10970         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
10971         unsigned int busiest_nr = 0;
10972         int i;
10973
10974         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
10975                 unsigned long capacity, load, util;
10976                 unsigned int nr_running;
10977                 enum fbq_type rt;
10978
10979                 rq = cpu_rq(i);
10980                 rt = fbq_classify_rq(rq);
10981
10982                 /*
10983                  * We classify groups/runqueues into three groups:
10984                  *  - regular: there are !numa tasks
10985                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
10986                  *  - all:     there is no distinction
10987                  *
10988                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
10989                  * ignore those when there's better options.
10990                  *
10991                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
10992                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
10993                  * queue by moving tasks around inside the node.
10994                  *
10995                  * If we cannot move enough load due to this classification
10996                  * the next pass will adjust the group classification and
10997                  * allow migration of more tasks.
10998                  *
10999                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
11000                  */
11001                 if (rt > env->fbq_type)
11002                         continue;
11003
11004                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
11005                 if (!nr_running)
11006                         continue;
11007
11008                 capacity = capacity_of(i);
11009
11010                 /*
11011                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
11012                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
11013                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
11014                  * average load.
11015                  */
11016                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
11017                     !capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), capacity) &&
11018                     nr_running == 1)
11019                         continue;
11020
11021                 /*
11022                  * Make sure we only pull tasks from a CPU of lower priority
11023                  * when balancing between SMT siblings.
11024                  *
11025                  * If balancing between cores, let lower priority CPUs help
11026                  * SMT cores with more than one busy sibling.
11027                  */
11028                 if (sched_asym(env->sd, i, env->dst_cpu) && nr_running == 1)
11029                         continue;
11030
11031                 switch (env->migration_type) {
11032                 case migrate_load:
11033                         /*
11034                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
11035                          * which is not scaled with the CPU capacity.
11036                          */
11037                         load = cpu_load(rq);
11038
11039                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
11040                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
11041                                 break;
11042
11043                         /*
11044                          * For the load comparisons with the other CPUs,
11045                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
11046                          * capacity, so that the load can be moved away
11047                          * from the CPU that is potentially running at a
11048                          * lower capacity.
11049                          *
11050                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
11051                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
11052                          * division works out to:
11053                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
11054                          * where j is our previous maximum.
11055                          */
11056                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
11057                                 busiest_load = load;
11058                                 busiest_capacity = capacity;
11059                                 busiest = rq;
11060                         }
11061                         break;
11062
11063                 case migrate_util:
11064                         util = cpu_util_cfs_boost(i);
11065
11066                         /*
11067                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
11068                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
11069                          * detach the task.
11070                          */
11071                         if (nr_running <= 1)
11072                                 continue;
11073
11074                         if (busiest_util < util) {
11075                                 busiest_util = util;
11076                                 busiest = rq;
11077                         }
11078                         break;
11079
11080                 case migrate_task:
11081                         if (busiest_nr < nr_running) {
11082                                 busiest_nr = nr_running;
11083                                 busiest = rq;
11084                         }
11085                         break;
11086
11087                 case migrate_misfit:
11088                         /*
11089                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
11090                          * simply seek the "biggest" misfit task.
11091                          */
11092                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
11093                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
11094                                 busiest = rq;
11095                         }
11096
11097                         break;
11098
11099                 }
11100         }
11101
11102         return busiest;
11103 }
11104
11105 /*
11106  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
11107  * so long as it is large enough.
11108  */
11109 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
11110
11111 static inline bool
11112 asym_active_balance(struct lb_env *env)
11113 {
11114         /*
11115          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but lower
11116          * priority CPUs in order to pack all tasks in the highest priority
11117          * CPUs. When done between cores, do it only if the whole core if the
11118          * whole core is idle.
11119          *
11120          * If @env::src_cpu is an SMT core with busy siblings, let
11121          * the lower priority @env::dst_cpu help it. Do not follow
11122          * CPU priority.
11123          */
11124         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && sched_use_asym_prio(env->sd, env->dst_cpu) &&
11125                (sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu) ||
11126                 !sched_use_asym_prio(env->sd, env->src_cpu));
11127 }
11128
11129 static inline bool
11130 imbalanced_active_balance(struct lb_env *env)
11131 {
11132         struct sched_domain *sd = env->sd;
11133
11134         /*
11135          * The imbalanced case includes the case of pinned tasks preventing a fair
11136          * distribution of the load on the system but also the even distribution of the
11137          * threads on a system with spare capacity
11138          */
11139         if ((env->migration_type == migrate_task) &&
11140             (sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2))
11141                 return 1;
11142
11143         return 0;
11144 }
11145
11146 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
11147 {
11148         struct sched_domain *sd = env->sd;
11149
11150         if (asym_active_balance(env))
11151                 return 1;
11152
11153         if (imbalanced_active_balance(env))
11154                 return 1;
11155
11156         /*
11157          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
11158          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
11159          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
11160          * available on dst_cpu.
11161          */
11162         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
11163             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
11164                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
11165                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
11166                         return 1;
11167         }
11168
11169         if (env->migration_type == migrate_misfit)
11170                 return 1;
11171
11172         return 0;
11173 }
11174
11175 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
11176
11177 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
11178 {
11179         struct cpumask *swb_cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(should_we_balance_tmpmask);
11180         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
11181         int cpu, idle_smt = -1;
11182
11183         /*
11184          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
11185          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
11186          */
11187         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
11188                 return 0;
11189
11190         /*
11191          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
11192          * to do the newly idle load balance.
11193          *
11194          * However, we bail out if we already have tasks or a wakeup pending,
11195          * to optimize wakeup latency.
11196          */
11197         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
11198                 if (env->dst_rq->nr_running > 0 || env->dst_rq->ttwu_pending)
11199                         return 0;
11200                 return 1;
11201         }
11202
11203         cpumask_copy(swb_cpus, group_balance_mask(sg));
11204         /* Try to find first idle CPU */
11205         for_each_cpu_and(cpu, swb_cpus, env->cpus) {
11206                 if (!idle_cpu(cpu))
11207                         continue;
11208
11209                 /*
11210                  * Don't balance to idle SMT in busy core right away when
11211                  * balancing cores, but remember the first idle SMT CPU for
11212                  * later consideration.  Find CPU on an idle core first.
11213                  */
11214                 if (!(env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) && !is_core_idle(cpu)) {
11215                         if (idle_smt == -1)
11216                                 idle_smt = cpu;
11217                         /*
11218                          * If the core is not idle, and first SMT sibling which is
11219                          * idle has been found, then its not needed to check other
11220                          * SMT siblings for idleness:
11221                          */
11222 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
11223                         cpumask_andnot(swb_cpus, swb_cpus, cpu_smt_mask(cpu));
11224 #endif
11225                         continue;
11226                 }
11227
11228                 /*
11229                  * Are we the first idle core in a non-SMT domain or higher,
11230                  * or the first idle CPU in a SMT domain?
11231                  */
11232                 return cpu == env->dst_cpu;
11233         }
11234
11235         /* Are we the first idle CPU with busy siblings? */
11236         if (idle_smt != -1)
11237                 return idle_smt == env->dst_cpu;
11238
11239         /* Are we the first CPU of this group ? */
11240         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
11241 }
11242
11243 /*
11244  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
11245  * tasks if there is an imbalance.
11246  */
11247 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
11248                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
11249                         int *continue_balancing)
11250 {
11251         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
11252         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
11253         struct sched_group *group;
11254         struct rq *busiest;
11255         struct rq_flags rf;
11256         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
11257         struct lb_env env = {
11258                 .sd             = sd,
11259                 .dst_cpu        = this_cpu,
11260                 .dst_rq         = this_rq,
11261                 .dst_grpmask    = group_balance_mask(sd->groups),
11262                 .idle           = idle,
11263                 .loop_break     = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK,
11264                 .cpus           = cpus,
11265                 .fbq_type       = all,
11266                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
11267         };
11268
11269         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
11270
11271         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
11272
11273 redo:
11274         if (!should_we_balance(&env)) {
11275                 *continue_balancing = 0;
11276                 goto out_balanced;
11277         }
11278
11279         group = find_busiest_group(&env);
11280         if (!group) {
11281                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
11282                 goto out_balanced;
11283         }
11284
11285         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
11286         if (!busiest) {
11287                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
11288                 goto out_balanced;
11289         }
11290
11291         WARN_ON_ONCE(busiest == env.dst_rq);
11292
11293         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
11294
11295         env.src_cpu = busiest->cpu;
11296         env.src_rq = busiest;
11297
11298         ld_moved = 0;
11299         /* Clear this flag as soon as we find a pullable task */
11300         env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
11301         if (busiest->nr_running > 1) {
11302                 /*
11303                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
11304                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
11305                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
11306                  * correctly treated as an imbalance.
11307                  */
11308                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
11309
11310 more_balance:
11311                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
11312                 update_rq_clock(busiest);
11313
11314                 /*
11315                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
11316                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
11317                  */
11318                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
11319
11320                 /*
11321                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
11322                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
11323                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
11324                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
11325                  * See task_rq_lock() family for the details.
11326                  */
11327
11328                 rq_unlock(busiest, &rf);
11329
11330                 if (cur_ld_moved) {
11331                         attach_tasks(&env);
11332                         ld_moved += cur_ld_moved;
11333                 }
11334
11335                 local_irq_restore(rf.flags);
11336
11337                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
11338                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
11339                         /* Stop if we tried all running tasks */
11340                         if (env.loop < busiest->nr_running)
11341                                 goto more_balance;
11342                 }
11343
11344                 /*
11345                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
11346                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
11347                  * where they can run. The upper limit on how many times we
11348                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
11349                  * sched_group.
11350                  *
11351                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
11352                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
11353                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
11354                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
11355                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
11356                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
11357                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
11358                  * given_cpu) causing excess load to be moved to given_cpu.
11359                  * This however should not happen so much in practice and
11360                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
11361                  * excess load moved.
11362                  */
11363                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
11364
11365                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
11366                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
11367
11368                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
11369                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
11370                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
11371                         env.loop         = 0;
11372                         env.loop_break   = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
11373
11374                         /*
11375                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
11376                          * need to continue with same src_cpu.
11377                          */
11378                         goto more_balance;
11379                 }
11380
11381                 /*
11382                  * We failed to reach balance because of affinity.
11383                  */
11384                 if (sd_parent) {
11385                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
11386
11387                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
11388                                 *group_imbalance = 1;
11389                 }
11390
11391                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
11392                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
11393                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
11394                         /*
11395                          * Attempting to continue load balancing at the current
11396                          * sched_domain level only makes sense if there are
11397                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
11398                          * pull load from which are not contained within the
11399                          * destination group that is receiving any migrated
11400                          * load.
11401                          */
11402                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
11403                                 env.loop = 0;
11404                                 env.loop_break = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
11405                                 goto redo;
11406                         }
11407                         goto out_all_pinned;
11408                 }
11409         }
11410
11411         if (!ld_moved) {
11412                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
11413                 /*
11414                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
11415                  * We do not want newidle balance, which can be very
11416                  * frequent, pollute the failure counter causing
11417                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
11418                  */
11419                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
11420                         sd->nr_balance_failed++;
11421
11422                 if (need_active_balance(&env)) {
11423                         unsigned long flags;
11424
11425                         raw_spin_rq_lock_irqsave(busiest, flags);
11426
11427                         /*
11428                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
11429                          * if the curr task on busiest CPU can't be
11430                          * moved to this_cpu:
11431                          */
11432                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
11433                                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
11434                                 goto out_one_pinned;
11435                         }
11436
11437                         /* Record that we found at least one task that could run on this_cpu */
11438                         env.flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
11439
11440                         /*
11441                          * ->active_balance synchronizes accesses to
11442                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
11443                          * only after active load balance is finished.
11444                          */
11445                         if (!busiest->active_balance) {
11446                                 busiest->active_balance = 1;
11447                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
11448                                 active_balance = 1;
11449                         }
11450
11451                         preempt_disable();
11452                         raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
11453                         if (active_balance) {
11454                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
11455                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
11456                                         &busiest->active_balance_work);
11457                         }
11458                         preempt_enable();
11459                 }
11460         } else {
11461                 sd->nr_balance_failed = 0;
11462         }
11463
11464         if (likely(!active_balance) || need_active_balance(&env)) {
11465                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
11466                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
11467         }
11468
11469         goto out;
11470
11471 out_balanced:
11472         /*
11473          * We reach balance although we may have faced some affinity
11474          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
11475          * a chance to move and fix the imbalance.
11476          */
11477         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
11478                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
11479
11480                 if (*group_imbalance)
11481                         *group_imbalance = 0;
11482         }
11483
11484 out_all_pinned:
11485         /*
11486          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
11487          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
11488          * can try to migrate them.
11489          */
11490         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
11491
11492         sd->nr_balance_failed = 0;
11493
11494 out_one_pinned:
11495         ld_moved = 0;
11496
11497         /*
11498          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
11499          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
11500          * skyrocketing in a short amount of time. Skip the balance_interval
11501          * increase logic to avoid that.
11502          */
11503         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
11504                 goto out;
11505
11506         /* tune up the balancing interval */
11507         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
11508              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
11509             sd->balance_interval < sd->max_interval)
11510                 sd->balance_interval *= 2;
11511 out:
11512         return ld_moved;
11513 }
11514
11515 static inline unsigned long
11516 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
11517 {
11518         unsigned long interval = sd->balance_interval;
11519
11520         if (cpu_busy)
11521                 interval *= sd->busy_factor;
11522
11523         /* scale ms to jiffies */
11524         interval = msecs_to_jiffies(interval);
11525
11526         /*
11527          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
11528          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
11529          * from being multiples of each other.
11530          */
11531         if (cpu_busy)
11532                 interval -= 1;
11533
11534         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
11535
11536         return interval;
11537 }
11538
11539 static inline void
11540 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
11541 {
11542         unsigned long interval, next;
11543
11544         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
11545         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
11546         next = sd->last_balance + interval;
11547
11548         if (time_after(*next_balance, next))
11549                 *next_balance = next;
11550 }
11551
11552 /*
11553  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
11554  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
11555  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
11556  * avoids physical / logical imbalances.
11557  */
11558 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
11559 {
11560         struct rq *busiest_rq = data;
11561         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
11562         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
11563         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
11564         struct sched_domain *sd;
11565         struct task_struct *p = NULL;
11566         struct rq_flags rf;
11567
11568         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
11569         /*
11570          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
11571          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
11572          * inactive CPUs.
11573          */
11574         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
11575                 goto out_unlock;
11576
11577         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
11578         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
11579                      !busiest_rq->active_balance))
11580                 goto out_unlock;
11581
11582         /* Is there any task to move? */
11583         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
11584                 goto out_unlock;
11585
11586         /*
11587          * This condition is "impossible", if it occurs
11588          * we need to fix it. Originally reported by
11589          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
11590          */
11591         WARN_ON_ONCE(busiest_rq == target_rq);
11592
11593         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
11594         rcu_read_lock();
11595         for_each_domain(target_cpu, sd) {
11596                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
11597                         break;
11598         }
11599
11600         if (likely(sd)) {
11601                 struct lb_env env = {
11602                         .sd             = sd,
11603                         .dst_cpu        = target_cpu,
11604                         .dst_rq         = target_rq,
11605                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
11606                         .src_rq         = busiest_rq,
11607                         .idle           = CPU_IDLE,
11608                         .flags          = LBF_ACTIVE_LB,
11609                 };
11610
11611                 schedstat_inc(sd->alb_count);
11612                 update_rq_clock(busiest_rq);
11613
11614                 p = detach_one_task(&env);
11615                 if (p) {
11616                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
11617                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
11618                         sd->nr_balance_failed = 0;
11619                 } else {
11620                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
11621                 }
11622         }
11623         rcu_read_unlock();
11624 out_unlock:
11625         busiest_rq->active_balance = 0;
11626         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
11627
11628         if (p)
11629                 attach_one_task(target_rq, p);
11630
11631         local_irq_enable();
11632
11633         return 0;
11634 }
11635
11636 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
11637
11638 /*
11639  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
11640  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
11641  */
11642 void update_max_interval(void)
11643 {
11644         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
11645 }
11646
11647 static inline bool update_newidle_cost(struct sched_domain *sd, u64 cost)
11648 {
11649         if (cost > sd->max_newidle_lb_cost) {
11650                 /*
11651                  * Track max cost of a domain to make sure to not delay the
11652                  * next wakeup on the CPU.
11653                  */
11654                 sd->max_newidle_lb_cost = cost;
11655                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
11656         } else if (time_after(jiffies, sd->last_decay_max_lb_cost + HZ)) {
11657                 /*
11658                  * Decay the newidle max times by ~1% per second to ensure that
11659                  * it is not outdated and the current max cost is actually
11660                  * shorter.
11661                  */
11662                 sd->max_newidle_lb_cost = (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
11663                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
11664
11665                 return true;
11666         }
11667
11668         return false;
11669 }
11670
11671 /*
11672  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
11673  * and initiates a balancing operation if so.
11674  *
11675  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
11676  */
11677 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
11678 {
11679         int continue_balancing = 1;
11680         int cpu = rq->cpu;
11681         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
11682         unsigned long interval;
11683         struct sched_domain *sd;
11684         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
11685         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
11686         int update_next_balance = 0;
11687         int need_serialize, need_decay = 0;
11688         u64 max_cost = 0;
11689
11690         rcu_read_lock();
11691         for_each_domain(cpu, sd) {
11692                 /*
11693                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
11694                  * visit to all the domains.
11695                  */
11696                 need_decay = update_newidle_cost(sd, 0);
11697                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
11698
11699                 /*
11700                  * Stop the load balance at this level. There is another
11701                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
11702                  * actively.
11703                  */
11704                 if (!continue_balancing) {
11705                         if (need_decay)
11706                                 continue;
11707                         break;
11708                 }
11709
11710                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
11711
11712                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
11713                 if (need_serialize) {
11714                         if (!spin_trylock(&balancing))
11715                                 goto out;
11716                 }
11717
11718                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
11719                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
11720                                 /*
11721                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
11722                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
11723                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
11724                                  */
11725                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
11726                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
11727                         }
11728                         sd->last_balance = jiffies;
11729                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
11730                 }
11731                 if (need_serialize)
11732                         spin_unlock(&balancing);
11733 out:
11734                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
11735                         next_balance = sd->last_balance + interval;
11736                         update_next_balance = 1;
11737                 }
11738         }
11739         if (need_decay) {
11740                 /*
11741                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
11742                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
11743                  */
11744                 rq->max_idle_balance_cost =
11745                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
11746         }
11747         rcu_read_unlock();
11748
11749         /*
11750          * next_balance will be updated only when there is a need.
11751          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
11752          * updated.
11753          */
11754         if (likely(update_next_balance))
11755                 rq->next_balance = next_balance;
11756
11757 }
11758
11759 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
11760 {
11761         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
11762 }
11763
11764 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
11765 /*
11766  * NOHZ idle load balancing (ILB) details:
11767  *
11768  * - When one of the busy CPUs notices that there may be an idle rebalancing
11769  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
11770  *   load balancing for all the idle CPUs.
11771  *
11772  * - HK_TYPE_MISC CPUs are used for this task, because HK_TYPE_SCHED is not set
11773  *   anywhere yet.
11774  */
11775 static inline int find_new_ilb(void)
11776 {
11777         const struct cpumask *hk_mask;
11778         int ilb_cpu;
11779
11780         hk_mask = housekeeping_cpumask(HK_TYPE_MISC);
11781
11782         for_each_cpu_and(ilb_cpu, nohz.idle_cpus_mask, hk_mask) {
11783
11784                 if (ilb_cpu == smp_processor_id())
11785                         continue;
11786
11787                 if (idle_cpu(ilb_cpu))
11788                         return ilb_cpu;
11789         }
11790
11791         return -1;
11792 }
11793
11794 /*
11795  * Kick a CPU to do the NOHZ balancing, if it is time for it, via a cross-CPU
11796  * SMP function call (IPI).
11797  *
11798  * We pick the first idle CPU in the HK_TYPE_MISC housekeeping set (if there is one).
11799  */
11800 static void kick_ilb(unsigned int flags)
11801 {
11802         int ilb_cpu;
11803
11804         /*
11805          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
11806          * not if we only update stats.
11807          */
11808         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
11809                 nohz.next_balance = jiffies+1;
11810
11811         ilb_cpu = find_new_ilb();
11812         if (ilb_cpu < 0)
11813                 return;
11814
11815         /*
11816          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
11817          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
11818          */
11819         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
11820         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
11821                 return;
11822
11823         /*
11824          * This way we generate an IPI on the target CPU which
11825          * is idle, and the softirq performing NOHZ idle load balancing
11826          * will be run before returning from the IPI.
11827          */
11828         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
11829 }
11830
11831 /*
11832  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
11833  * of idle CPUs in the system.
11834  */
11835 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
11836 {
11837         unsigned long now = jiffies;
11838         struct sched_domain_shared *sds;
11839         struct sched_domain *sd;
11840         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
11841         unsigned int flags = 0;
11842
11843         if (unlikely(rq->idle_balance))
11844                 return;
11845
11846         /*
11847          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
11848          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
11849          */
11850         nohz_balance_exit_idle(rq);
11851
11852         /*
11853          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
11854          * balancing:
11855          */
11856         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
11857                 return;
11858
11859         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
11860             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
11861                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
11862
11863         if (time_before(now, nohz.next_balance))
11864                 goto out;
11865
11866         if (rq->nr_running >= 2) {
11867                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11868                 goto out;
11869         }
11870
11871         rcu_read_lock();
11872
11873         sd = rcu_dereference(rq->sd);
11874         if (sd) {
11875                 /*
11876                  * If there's a runnable CFS task and the current CPU has reduced
11877                  * capacity, kick the ILB to see if there's a better CPU to run on:
11878                  */
11879                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
11880                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11881                         goto unlock;
11882                 }
11883         }
11884
11885         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
11886         if (sd) {
11887                 /*
11888                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
11889                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
11890                  * around.
11891                  *
11892                  * When balancing betwen cores, all the SMT siblings of the
11893                  * preferred CPU must be idle.
11894                  */
11895                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
11896                         if (sched_asym(sd, i, cpu)) {
11897                                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11898                                 goto unlock;
11899                         }
11900                 }
11901         }
11902
11903         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
11904         if (sd) {
11905                 /*
11906                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
11907                  * to run the misfit task on.
11908                  */
11909                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
11910                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11911                         goto unlock;
11912                 }
11913
11914                 /*
11915                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
11916                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
11917                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
11918                  *
11919                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
11920                  */
11921                 goto unlock;
11922         }
11923
11924         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
11925         if (sds) {
11926                 /*
11927                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
11928                  * increase the overall cache utilization), we need a less-loaded LLC
11929                  * domain to pull some load from. Likewise, we may need to spread
11930                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
11931                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
11932                  * the others are - so just get a NOHZ balance going if it looks
11933                  * like this LLC domain has tasks we could move.
11934                  */
11935                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
11936                 if (nr_busy > 1) {
11937                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
11938                         goto unlock;
11939                 }
11940         }
11941 unlock:
11942         rcu_read_unlock();
11943 out:
11944         if (READ_ONCE(nohz.needs_update))
11945                 flags |= NOHZ_NEXT_KICK;
11946
11947         if (flags)
11948                 kick_ilb(flags);
11949 }
11950
11951 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
11952 {
11953         struct sched_domain *sd;
11954
11955         rcu_read_lock();
11956         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
11957
11958         if (!sd || !sd->nohz_idle)
11959                 goto unlock;
11960         sd->nohz_idle = 0;
11961
11962         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
11963 unlock:
11964         rcu_read_unlock();
11965 }
11966
11967 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
11968 {
11969         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
11970
11971         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
11972                 return;
11973
11974         rq->nohz_tick_stopped = 0;
11975         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
11976         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
11977
11978         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
11979 }
11980
11981 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
11982 {
11983         struct sched_domain *sd;
11984
11985         rcu_read_lock();
11986         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
11987
11988         if (!sd || sd->nohz_idle)
11989                 goto unlock;
11990         sd->nohz_idle = 1;
11991
11992         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
11993 unlock:
11994         rcu_read_unlock();
11995 }
11996
11997 /*
11998  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
11999  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
12000  */
12001 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
12002 {
12003         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
12004
12005         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
12006
12007         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
12008         if (!cpu_active(cpu))
12009                 return;
12010
12011         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
12012         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_TYPE_SCHED))
12013                 return;
12014
12015         /*
12016          * Can be set safely without rq->lock held
12017          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
12018          * rq->lock is held during the check and the clear
12019          */
12020         rq->has_blocked_load = 1;
12021
12022         /*
12023          * The tick is still stopped but load could have been added in the
12024          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
12025          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
12026          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
12027          */
12028         if (rq->nohz_tick_stopped)
12029                 goto out;
12030
12031         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
12032         if (on_null_domain(rq))
12033                 return;
12034
12035         rq->nohz_tick_stopped = 1;
12036
12037         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
12038         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
12039
12040         /*
12041          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
12042          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
12043          * and @needs_update stores.
12044          */
12045         smp_mb__after_atomic();
12046
12047         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
12048
12049         WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
12050 out:
12051         /*
12052          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
12053          * enable the periodic update of the load of idle cpus
12054          */
12055         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
12056 }
12057
12058 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq)
12059 {
12060         unsigned int cpu = rq->cpu;
12061
12062         if (!rq->has_blocked_load)
12063                 return false;
12064
12065         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
12066                 return false;
12067
12068         if (!time_after(jiffies, READ_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick)))
12069                 return true;
12070
12071         update_blocked_averages(cpu);
12072
12073         return rq->has_blocked_load;
12074 }
12075
12076 /*
12077  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
12078  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
12079  * tasks movement depending of flags.
12080  */
12081 static void _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags)
12082 {
12083         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
12084         unsigned long now = jiffies;
12085         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
12086         bool has_blocked_load = false;
12087         int update_next_balance = 0;
12088         int this_cpu = this_rq->cpu;
12089         int balance_cpu;
12090         struct rq *rq;
12091
12092         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
12093
12094         /*
12095          * We assume there will be no idle load after this update and clear
12096          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
12097          * set the has_blocked flag and trigger another update of idle load.
12098          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
12099          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
12100          * check the load of an idle cpu.
12101          *
12102          * Same applies to idle_cpus_mask vs needs_update.
12103          */
12104         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
12105                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
12106         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
12107                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 0);
12108
12109         /*
12110          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
12111          * store from nohz_balance_enter_idle().
12112          */
12113         smp_mb();
12114
12115         /*
12116          * Start with the next CPU after this_cpu so we will end with this_cpu and let a
12117          * chance for other idle cpu to pull load.
12118          */
12119         for_each_cpu_wrap(balance_cpu,  nohz.idle_cpus_mask, this_cpu+1) {
12120                 if (!idle_cpu(balance_cpu))
12121                         continue;
12122
12123                 /*
12124                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
12125                  * work being done for other CPUs. Next load
12126                  * balancing owner will pick it up.
12127                  */
12128                 if (need_resched()) {
12129                         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
12130                                 has_blocked_load = true;
12131                         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
12132                                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
12133                         goto abort;
12134                 }
12135
12136                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
12137
12138                 if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
12139                         has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq);
12140
12141                 /*
12142                  * If time for next balance is due,
12143                  * do the balance.
12144                  */
12145                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
12146                         struct rq_flags rf;
12147
12148                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
12149                         update_rq_clock(rq);
12150                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
12151
12152                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
12153                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
12154                 }
12155
12156                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
12157                         next_balance = rq->next_balance;
12158                         update_next_balance = 1;
12159                 }
12160         }
12161
12162         /*
12163          * next_balance will be updated only when there is a need.
12164          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
12165          * updated.
12166          */
12167         if (likely(update_next_balance))
12168                 nohz.next_balance = next_balance;
12169
12170         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
12171                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
12172                            now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
12173
12174 abort:
12175         /* There is still blocked load, enable periodic update */
12176         if (has_blocked_load)
12177                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
12178 }
12179
12180 /*
12181  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
12182  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
12183  */
12184 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
12185 {
12186         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
12187
12188         if (!flags)
12189                 return false;
12190
12191         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
12192
12193         if (idle != CPU_IDLE)
12194                 return false;
12195
12196         _nohz_idle_balance(this_rq, flags);
12197
12198         return true;
12199 }
12200
12201 /*
12202  * Check if we need to directly run the ILB for updating blocked load before
12203  * entering idle state. Here we run ILB directly without issuing IPIs.
12204  *
12205  * Note that when this function is called, the tick may not yet be stopped on
12206  * this CPU yet. nohz.idle_cpus_mask is updated only when tick is stopped and
12207  * cleared on the next busy tick. In other words, nohz.idle_cpus_mask updates
12208  * don't align with CPUs enter/exit idle to avoid bottlenecks due to high idle
12209  * entry/exit rate (usec). So it is possible that _nohz_idle_balance() is
12210  * called from this function on (this) CPU that's not yet in the mask. That's
12211  * OK because the goal of nohz_run_idle_balance() is to run ILB only for
12212  * updating the blocked load of already idle CPUs without waking up one of
12213  * those idle CPUs and outside the preempt disable / irq off phase of the local
12214  * cpu about to enter idle, because it can take a long time.
12215  */
12216 void nohz_run_idle_balance(int cpu)
12217 {
12218         unsigned int flags;
12219
12220         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(cpu));
12221
12222         /*
12223          * Update the blocked load only if no SCHED_SOFTIRQ is about to happen
12224          * (ie NOHZ_STATS_KICK set) and will do the same.
12225          */
12226         if ((flags == NOHZ_NEWILB_KICK) && !need_resched())
12227                 _nohz_idle_balance(cpu_rq(cpu), NOHZ_STATS_KICK);
12228 }
12229
12230 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
12231 {
12232         int this_cpu = this_rq->cpu;
12233
12234         /*
12235          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
12236          * housekeeping
12237          */
12238         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_TYPE_SCHED))
12239                 return;
12240
12241         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
12242         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
12243                 return;
12244
12245         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
12246         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
12247             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
12248                 return;
12249
12250         /*
12251          * Set the need to trigger ILB in order to update blocked load
12252          * before entering idle state.
12253          */
12254         atomic_or(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(this_cpu));
12255 }
12256
12257 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
12258 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
12259
12260 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
12261 {
12262         return false;
12263 }
12264
12265 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
12266 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
12267
12268 /*
12269  * newidle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
12270  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
12271  *
12272  * Returns:
12273  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
12274  *     0 - failed, no new tasks
12275  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
12276  */
12277 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
12278 {
12279         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
12280         int this_cpu = this_rq->cpu;
12281         u64 t0, t1, curr_cost = 0;
12282         struct sched_domain *sd;
12283         int pulled_task = 0;
12284
12285         update_misfit_status(NULL, this_rq);
12286
12287         /*
12288          * There is a task waiting to run. No need to search for one.
12289          * Return 0; the task will be enqueued when switching to idle.
12290          */
12291         if (this_rq->ttwu_pending)
12292                 return 0;
12293
12294         /*
12295          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
12296          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
12297          */
12298         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
12299
12300         /*
12301          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
12302          */
12303         if (!cpu_active(this_cpu))
12304                 return 0;
12305
12306         /*
12307          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
12308          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
12309          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
12310          * re-start the picking loop.
12311          */
12312         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
12313
12314         rcu_read_lock();
12315         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
12316
12317         if (!READ_ONCE(this_rq->rd->overload) ||
12318             (sd && this_rq->avg_idle < sd->max_newidle_lb_cost)) {
12319
12320                 if (sd)
12321                         update_next_balance(sd, &next_balance);
12322                 rcu_read_unlock();
12323
12324                 goto out;
12325         }
12326         rcu_read_unlock();
12327
12328         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
12329
12330         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
12331         update_blocked_averages(this_cpu);
12332
12333         rcu_read_lock();
12334         for_each_domain(this_cpu, sd) {
12335                 int continue_balancing = 1;
12336                 u64 domain_cost;
12337
12338                 update_next_balance(sd, &next_balance);
12339
12340                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost)
12341                         break;
12342
12343                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
12344
12345                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
12346                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
12347                                                    &continue_balancing);
12348
12349                         t1 = sched_clock_cpu(this_cpu);
12350                         domain_cost = t1 - t0;
12351                         update_newidle_cost(sd, domain_cost);
12352
12353                         curr_cost += domain_cost;
12354                         t0 = t1;
12355                 }
12356
12357                 /*
12358                  * Stop searching for tasks to pull if there are
12359                  * now runnable tasks on this rq.
12360                  */
12361                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0 ||
12362                     this_rq->ttwu_pending)
12363                         break;
12364         }
12365         rcu_read_unlock();
12366
12367         raw_spin_rq_lock(this_rq);
12368
12369         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
12370                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
12371
12372         /*
12373          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
12374          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
12375          * pretend we pulled a task.
12376          */
12377         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
12378                 pulled_task = 1;
12379
12380         /* Is there a task of a high priority class? */
12381         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
12382                 pulled_task = -1;
12383
12384 out:
12385         /* Move the next balance forward */
12386         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
12387                 this_rq->next_balance = next_balance;
12388
12389         if (pulled_task)
12390                 this_rq->idle_stamp = 0;
12391         else
12392                 nohz_newidle_balance(this_rq);
12393
12394         rq_repin_lock(this_rq, rf);
12395
12396         return pulled_task;
12397 }
12398
12399 /*
12400  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
12401  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
12402  */
12403 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
12404 {
12405         struct rq *this_rq = this_rq();
12406         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
12407                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
12408
12409         /*
12410          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
12411          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
12412          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
12413          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
12414          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
12415          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
12416          */
12417         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
12418                 return;
12419
12420         /* normal load balance */
12421         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
12422         rebalance_domains(this_rq, idle);
12423 }
12424
12425 /*
12426  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
12427  */
12428 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
12429 {
12430         /*
12431          * Don't need to rebalance while attached to NULL domain or
12432          * runqueue CPU is not active
12433          */
12434         if (unlikely(on_null_domain(rq) || !cpu_active(cpu_of(rq))))
12435                 return;
12436
12437         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
12438                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
12439
12440         nohz_balancer_kick(rq);
12441 }
12442
12443 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
12444 {
12445         update_sysctl();
12446
12447         update_runtime_enabled(rq);
12448 }
12449
12450 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
12451 {
12452         update_sysctl();
12453
12454         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
12455         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
12456
12457         /* Ensure that we remove rq contribution to group share: */
12458         clear_tg_offline_cfs_rqs(rq);
12459 }
12460
12461 #endif /* CONFIG_SMP */
12462
12463 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
12464 static inline bool
12465 __entity_slice_used(struct sched_entity *se, int min_nr_tasks)
12466 {
12467         u64 rtime = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
12468         u64 slice = se->slice;
12469
12470         return (rtime * min_nr_tasks > slice);
12471 }
12472
12473 #define MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE   2
12474 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
12475 {
12476         if (!sched_core_enabled(rq))
12477                 return;
12478
12479         /*
12480          * If runqueue has only one task which used up its slice and
12481          * if the sibling is forced idle, then trigger schedule to
12482          * give forced idle task a chance.
12483          *
12484          * sched_slice() considers only this active rq and it gets the
12485          * whole slice. But during force idle, we have siblings acting
12486          * like a single runqueue and hence we need to consider runnable
12487          * tasks on this CPU and the forced idle CPU. Ideally, we should
12488          * go through the forced idle rq, but that would be a perf hit.
12489          * We can assume that the forced idle CPU has at least
12490          * MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE - 1 tasks and use that to check
12491          * if we need to give up the CPU.
12492          */
12493         if (rq->core->core_forceidle_count && rq->cfs.nr_running == 1 &&
12494             __entity_slice_used(&curr->se, MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE))
12495                 resched_curr(rq);
12496 }
12497
12498 /*
12499  * se_fi_update - Update the cfs_rq->min_vruntime_fi in a CFS hierarchy if needed.
12500  */
12501 static void se_fi_update(const struct sched_entity *se, unsigned int fi_seq,
12502                          bool forceidle)
12503 {
12504         for_each_sched_entity(se) {
12505                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12506
12507                 if (forceidle) {
12508                         if (cfs_rq->forceidle_seq == fi_seq)
12509                                 break;
12510                         cfs_rq->forceidle_seq = fi_seq;
12511                 }
12512
12513                 cfs_rq->min_vruntime_fi = cfs_rq->min_vruntime;
12514         }
12515 }
12516
12517 void task_vruntime_update(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool in_fi)
12518 {
12519         struct sched_entity *se = &p->se;
12520
12521         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
12522                 return;
12523
12524         se_fi_update(se, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
12525 }
12526
12527 bool cfs_prio_less(const struct task_struct *a, const struct task_struct *b,
12528                         bool in_fi)
12529 {
12530         struct rq *rq = task_rq(a);
12531         const struct sched_entity *sea = &a->se;
12532         const struct sched_entity *seb = &b->se;
12533         struct cfs_rq *cfs_rqa;
12534         struct cfs_rq *cfs_rqb;
12535         s64 delta;
12536
12537         SCHED_WARN_ON(task_rq(b)->core != rq->core);
12538
12539 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12540         /*
12541          * Find an se in the hierarchy for tasks a and b, such that the se's
12542          * are immediate siblings.
12543          */
12544         while (sea->cfs_rq->tg != seb->cfs_rq->tg) {
12545                 int sea_depth = sea->depth;
12546                 int seb_depth = seb->depth;
12547
12548                 if (sea_depth >= seb_depth)
12549                         sea = parent_entity(sea);
12550                 if (sea_depth <= seb_depth)
12551                         seb = parent_entity(seb);
12552         }
12553
12554         se_fi_update(sea, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
12555         se_fi_update(seb, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
12556
12557         cfs_rqa = sea->cfs_rq;
12558         cfs_rqb = seb->cfs_rq;
12559 #else
12560         cfs_rqa = &task_rq(a)->cfs;
12561         cfs_rqb = &task_rq(b)->cfs;
12562 #endif
12563
12564         /*
12565          * Find delta after normalizing se's vruntime with its cfs_rq's
12566          * min_vruntime_fi, which would have been updated in prior calls
12567          * to se_fi_update().
12568          */
12569         delta = (s64)(sea->vruntime - seb->vruntime) +
12570                 (s64)(cfs_rqb->min_vruntime_fi - cfs_rqa->min_vruntime_fi);
12571
12572         return delta > 0;
12573 }
12574
12575 static int task_is_throttled_fair(struct task_struct *p, int cpu)
12576 {
12577         struct cfs_rq *cfs_rq;
12578
12579 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12580         cfs_rq = task_group(p)->cfs_rq[cpu];
12581 #else
12582         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
12583 #endif
12584         return throttled_hierarchy(cfs_rq);
12585 }
12586 #else
12587 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr) {}
12588 #endif
12589
12590 /*
12591  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
12592  *
12593  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
12594  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
12595  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
12596  * parameters.
12597  */
12598 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
12599 {
12600         struct cfs_rq *cfs_rq;
12601         struct sched_entity *se = &curr->se;
12602
12603         for_each_sched_entity(se) {
12604                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12605                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
12606         }
12607
12608         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
12609                 task_tick_numa(rq, curr);
12610
12611         update_misfit_status(curr, rq);
12612         update_overutilized_status(task_rq(curr));
12613
12614         task_tick_core(rq, curr);
12615 }
12616
12617 /*
12618  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
12619  *  - child not yet on the tasklist
12620  *  - preemption disabled
12621  */
12622 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
12623 {
12624         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
12625         struct cfs_rq *cfs_rq;
12626         struct rq *rq = this_rq();
12627         struct rq_flags rf;
12628
12629         rq_lock(rq, &rf);
12630         update_rq_clock(rq);
12631
12632         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
12633         curr = cfs_rq->curr;
12634         if (curr)
12635                 update_curr(cfs_rq);
12636         place_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_INITIAL);
12637         rq_unlock(rq, &rf);
12638 }
12639
12640 /*
12641  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
12642  * the current task.
12643  */
12644 static void
12645 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
12646 {
12647         if (!task_on_rq_queued(p))
12648                 return;
12649
12650         if (rq->cfs.nr_running == 1)
12651                 return;
12652
12653         /*
12654          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
12655          * our priority decreased, or if we are not currently running on
12656          * this runqueue and our priority is higher than the current's
12657          */
12658         if (task_current(rq, p)) {
12659                 if (p->prio > oldprio)
12660                         resched_curr(rq);
12661         } else
12662                 wakeup_preempt(rq, p, 0);
12663 }
12664
12665 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12666 /*
12667  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
12668  * visible to the root
12669  */
12670 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
12671 {
12672         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12673
12674         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
12675                 return;
12676
12677         if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
12678                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
12679
12680         /* Start to propagate at parent */
12681         se = se->parent;
12682
12683         for_each_sched_entity(se) {
12684                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12685
12686                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
12687
12688                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
12689                         break;
12690
12691                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
12692                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
12693         }
12694 }
12695 #else
12696 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
12697 #endif
12698
12699 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
12700 {
12701         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12702
12703 #ifdef CONFIG_SMP
12704         /*
12705          * In case the task sched_avg hasn't been attached:
12706          * - A forked task which hasn't been woken up by wake_up_new_task().
12707          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() but is
12708          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
12709          */
12710         if (!se->avg.last_update_time)
12711                 return;
12712 #endif
12713
12714         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
12715         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
12716         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
12717         update_tg_load_avg(cfs_rq);
12718         propagate_entity_cfs_rq(se);
12719 }
12720
12721 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
12722 {
12723         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12724
12725         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
12726         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
12727         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
12728         update_tg_load_avg(cfs_rq);
12729         propagate_entity_cfs_rq(se);
12730 }
12731
12732 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
12733 {
12734         struct sched_entity *se = &p->se;
12735
12736         detach_entity_cfs_rq(se);
12737 }
12738
12739 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
12740 {
12741         struct sched_entity *se = &p->se;
12742
12743         attach_entity_cfs_rq(se);
12744 }
12745
12746 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
12747 {
12748         detach_task_cfs_rq(p);
12749 }
12750
12751 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
12752 {
12753         attach_task_cfs_rq(p);
12754
12755         if (task_on_rq_queued(p)) {
12756                 /*
12757                  * We were most likely switched from sched_rt, so
12758                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
12759                  * if we can still preempt the current task.
12760                  */
12761                 if (task_current(rq, p))
12762                         resched_curr(rq);
12763                 else
12764                         wakeup_preempt(rq, p, 0);
12765         }
12766 }
12767
12768 /* Account for a task changing its policy or group.
12769  *
12770  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
12771  * migrates between groups/classes.
12772  */
12773 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
12774 {
12775         struct sched_entity *se = &p->se;
12776
12777 #ifdef CONFIG_SMP
12778         if (task_on_rq_queued(p)) {
12779                 /*
12780                  * Move the next running task to the front of the list, so our
12781                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
12782                  */
12783                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
12784         }
12785 #endif
12786
12787         for_each_sched_entity(se) {
12788                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
12789
12790                 set_next_entity(cfs_rq, se);
12791                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
12792                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
12793         }
12794 }
12795
12796 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
12797 {
12798         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
12799         u64_u32_store(cfs_rq->min_vruntime, (u64)(-(1LL << 20)));
12800 #ifdef CONFIG_SMP
12801         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
12802 #endif
12803 }
12804
12805 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12806 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p)
12807 {
12808         /*
12809          * We couldn't detach or attach a forked task which
12810          * hasn't been woken up by wake_up_new_task().
12811          */
12812         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_NEW)
12813                 return;
12814
12815         detach_task_cfs_rq(p);
12816
12817 #ifdef CONFIG_SMP
12818         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
12819         p->se.avg.last_update_time = 0;
12820 #endif
12821         set_task_rq(p, task_cpu(p));
12822         attach_task_cfs_rq(p);
12823 }
12824
12825 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12826 {
12827         int i;
12828
12829         for_each_possible_cpu(i) {
12830                 if (tg->cfs_rq)
12831                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
12832                 if (tg->se)
12833                         kfree(tg->se[i]);
12834         }
12835
12836         kfree(tg->cfs_rq);
12837         kfree(tg->se);
12838 }
12839
12840 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
12841 {
12842         struct sched_entity *se;
12843         struct cfs_rq *cfs_rq;
12844         int i;
12845
12846         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
12847         if (!tg->cfs_rq)
12848                 goto err;
12849         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
12850         if (!tg->se)
12851                 goto err;
12852
12853         tg->shares = NICE_0_LOAD;
12854
12855         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg), tg_cfs_bandwidth(parent));
12856
12857         for_each_possible_cpu(i) {
12858                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
12859                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12860                 if (!cfs_rq)
12861                         goto err;
12862
12863                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity_stats),
12864                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
12865                 if (!se)
12866                         goto err_free_rq;
12867
12868                 init_cfs_rq(cfs_rq);
12869                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
12870                 init_entity_runnable_average(se);
12871         }
12872
12873         return 1;
12874
12875 err_free_rq:
12876         kfree(cfs_rq);
12877 err:
12878         return 0;
12879 }
12880
12881 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12882 {
12883         struct sched_entity *se;
12884         struct rq_flags rf;
12885         struct rq *rq;
12886         int i;
12887
12888         for_each_possible_cpu(i) {
12889                 rq = cpu_rq(i);
12890                 se = tg->se[i];
12891                 rq_lock_irq(rq, &rf);
12892                 update_rq_clock(rq);
12893                 attach_entity_cfs_rq(se);
12894                 sync_throttle(tg, i);
12895                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
12896         }
12897 }
12898
12899 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
12900 {
12901         unsigned long flags;
12902         struct rq *rq;
12903         int cpu;
12904
12905         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
12906
12907         for_each_possible_cpu(cpu) {
12908                 if (tg->se[cpu])
12909                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
12910
12911                 /*
12912                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
12913                  * check on_list without danger of it being re-added.
12914                  */
12915                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
12916                         continue;
12917
12918                 rq = cpu_rq(cpu);
12919
12920                 raw_spin_rq_lock_irqsave(rq, flags);
12921                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
12922                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(rq, flags);
12923         }
12924 }
12925
12926 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
12927                         struct sched_entity *se, int cpu,
12928                         struct sched_entity *parent)
12929 {
12930         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
12931
12932         cfs_rq->tg = tg;
12933         cfs_rq->rq = rq;
12934         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
12935
12936         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
12937         tg->se[cpu] = se;
12938
12939         /* se could be NULL for root_task_group */
12940         if (!se)
12941                 return;
12942
12943         if (!parent) {
12944                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
12945                 se->depth = 0;
12946         } else {
12947                 se->cfs_rq = parent->my_q;
12948                 se->depth = parent->depth + 1;
12949         }
12950
12951         se->my_q = cfs_rq;
12952         /* guarantee group entities always have weight */
12953         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
12954         se->parent = parent;
12955 }
12956
12957 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
12958
12959 static int __sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
12960 {
12961         int i;
12962
12963         lockdep_assert_held(&shares_mutex);
12964
12965         /*
12966          * We can't change the weight of the root cgroup.
12967          */
12968         if (!tg->se[0])
12969                 return -EINVAL;
12970
12971         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
12972
12973         if (tg->shares == shares)
12974                 return 0;
12975
12976         tg->shares = shares;
12977         for_each_possible_cpu(i) {
12978                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
12979                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
12980                 struct rq_flags rf;
12981
12982                 /* Propagate contribution to hierarchy */
12983                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
12984                 update_rq_clock(rq);
12985                 for_each_sched_entity(se) {
12986                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
12987                         update_cfs_group(se);
12988                 }
12989                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
12990         }
12991
12992         return 0;
12993 }
12994
12995 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
12996 {
12997         int ret;
12998
12999         mutex_lock(&shares_mutex);
13000         if (tg_is_idle(tg))
13001                 ret = -EINVAL;
13002         else
13003                 ret = __sched_group_set_shares(tg, shares);
13004         mutex_unlock(&shares_mutex);
13005
13006         return ret;
13007 }
13008
13009 int sched_group_set_idle(struct task_group *tg, long idle)
13010 {
13011         int i;
13012
13013         if (tg == &root_task_group)
13014                 return -EINVAL;
13015
13016         if (idle < 0 || idle > 1)
13017                 return -EINVAL;
13018
13019         mutex_lock(&shares_mutex);
13020
13021         if (tg->idle == idle) {
13022                 mutex_unlock(&shares_mutex);
13023                 return 0;
13024         }
13025
13026         tg->idle = idle;
13027
13028         for_each_possible_cpu(i) {
13029                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
13030                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
13031                 struct cfs_rq *parent_cfs_rq, *grp_cfs_rq = tg->cfs_rq[i];
13032                 bool was_idle = cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq);
13033                 long idle_task_delta;
13034                 struct rq_flags rf;
13035
13036                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
13037
13038                 grp_cfs_rq->idle = idle;
13039                 if (WARN_ON_ONCE(was_idle == cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq)))
13040                         goto next_cpu;
13041
13042                 if (se->on_rq) {
13043                         parent_cfs_rq = cfs_rq_of(se);
13044                         if (cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
13045                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running++;
13046                         else
13047                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running--;
13048                 }
13049
13050                 idle_task_delta = grp_cfs_rq->h_nr_running -
13051                                   grp_cfs_rq->idle_h_nr_running;
13052                 if (!cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
13053                         idle_task_delta *= -1;
13054
13055                 for_each_sched_entity(se) {
13056                         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
13057
13058                         if (!se->on_rq)
13059                                 break;
13060
13061                         cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
13062
13063                         /* Already accounted at parent level and above. */
13064                         if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
13065                                 break;
13066                 }
13067
13068 next_cpu:
13069                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
13070         }
13071
13072         /* Idle groups have minimum weight. */
13073         if (tg_is_idle(tg))
13074                 __sched_group_set_shares(tg, scale_load(WEIGHT_IDLEPRIO));
13075         else
13076                 __sched_group_set_shares(tg, NICE_0_LOAD);
13077
13078         mutex_unlock(&shares_mutex);
13079         return 0;
13080 }
13081
13082 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
13083
13084
13085 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
13086 {
13087         struct sched_entity *se = &task->se;
13088         unsigned int rr_interval = 0;
13089
13090         /*
13091          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
13092          * idle runqueue:
13093          */
13094         if (rq->cfs.load.weight)
13095                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(se->slice);
13096
13097         return rr_interval;
13098 }
13099
13100 /*
13101  * All the scheduling class methods:
13102  */
13103 DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
13104
13105         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
13106         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
13107         .yield_task             = yield_task_fair,
13108         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
13109
13110         .wakeup_preempt         = check_preempt_wakeup_fair,
13111
13112         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
13113         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
13114         .set_next_task          = set_next_task_fair,
13115
13116 #ifdef CONFIG_SMP
13117         .balance                = balance_fair,
13118         .pick_task              = pick_task_fair,
13119         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
13120         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
13121
13122         .rq_online              = rq_online_fair,
13123         .rq_offline             = rq_offline_fair,
13124
13125         .task_dead              = task_dead_fair,
13126         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
13127 #endif
13128
13129         .task_tick              = task_tick_fair,
13130         .task_fork              = task_fork_fair,
13131
13132         .prio_changed           = prio_changed_fair,
13133         .switched_from          = switched_from_fair,
13134         .switched_to            = switched_to_fair,
13135
13136         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
13137
13138         .update_curr            = update_curr_fair,
13139
13140 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
13141         .task_change_group      = task_change_group_fair,
13142 #endif
13143
13144 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
13145         .task_is_throttled      = task_is_throttled_fair,
13146 #endif
13147
13148 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
13149         .uclamp_enabled         = 1,
13150 #endif
13151 };
13152
13153 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
13154 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
13155 {
13156         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
13157
13158         rcu_read_lock();
13159         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
13160                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
13161         rcu_read_unlock();
13162 }
13163
13164 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
13165 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
13166 {
13167         int node;
13168         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
13169         struct numa_group *ng;
13170
13171         rcu_read_lock();
13172         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
13173         for_each_online_node(node) {
13174                 if (p->numa_faults) {
13175                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
13176                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
13177                 }
13178                 if (ng) {
13179                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
13180                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
13181                 }
13182                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
13183         }
13184         rcu_read_unlock();
13185 }
13186 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
13187 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
13188
13189 __init void init_sched_fair_class(void)
13190 {
13191 #ifdef CONFIG_SMP
13192         int i;
13193
13194         for_each_possible_cpu(i) {
13195                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(load_balance_mask, i), GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
13196                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(select_rq_mask,    i), GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
13197                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(should_we_balance_tmpmask, i),
13198                                         GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
13199
13200 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
13201                 INIT_CSD(&cpu_rq(i)->cfsb_csd, __cfsb_csd_unthrottle, cpu_rq(i));
13202                 INIT_LIST_HEAD(&cpu_rq(i)->cfsb_csd_list);
13203 #endif
13204         }
13205
13206         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
13207
13208 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
13209         nohz.next_balance = jiffies;
13210         nohz.next_blocked = jiffies;
13211         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
13212 #endif
13213 #endif /* SMP */
13214
13215 }