Merge branch 'next' into for-linus
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include "sched.h"
24
25 /*
26  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
27  *
28  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
29  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
30  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
31  * based scheduling concepts.
32  *
33  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
34  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
35  *
36  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
37  */
38 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
39 static unsigned int normalized_sysctl_sched_latency     = 6000000ULL;
40
41 /*
42  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
43  *
44  * Options are:
45  *
46  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
47  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
48  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
49  *
50  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
51  */
52 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
53
54 /*
55  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
56  *
57  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
58  */
59 unsigned int sysctl_sched_min_granularity                       = 750000ULL;
60 static unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity     = 750000ULL;
61
62 /*
63  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
64  */
65 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
66
67 /*
68  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
69  * parent will (try to) run first.
70  */
71 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
72
73 /*
74  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
75  *
76  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
77  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
78  * have immediate wakeup/sleep latencies.
79  *
80  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
81  */
82 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity                    = 1000000UL;
83 static unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity  = 1000000UL;
84
85 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
86
87 int sched_thermal_decay_shift;
88 static int __init setup_sched_thermal_decay_shift(char *str)
89 {
90         int _shift = 0;
91
92         if (kstrtoint(str, 0, &_shift))
93                 pr_warn("Unable to set scheduler thermal pressure decay shift parameter\n");
94
95         sched_thermal_decay_shift = clamp(_shift, 0, 10);
96         return 1;
97 }
98 __setup("sched_thermal_decay_shift=", setup_sched_thermal_decay_shift);
99
100 #ifdef CONFIG_SMP
101 /*
102  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
103  */
104 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
105 {
106         return -cpu;
107 }
108
109 /*
110  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity.
111  *
112  * (default: ~20%)
113  */
114 #define fits_capacity(cap, max) ((cap) * 1280 < (max) * 1024)
115
116 #endif
117
118 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
119 /*
120  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
121  * each time a cfs_rq requests quota.
122  *
123  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
124  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
125  * we will always only issue the remaining available time.
126  *
127  * (default: 5 msec, units: microseconds)
128  */
129 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
130 #endif
131
132 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
133 {
134         lw->weight += inc;
135         lw->inv_weight = 0;
136 }
137
138 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
139 {
140         lw->weight -= dec;
141         lw->inv_weight = 0;
142 }
143
144 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
145 {
146         lw->weight = w;
147         lw->inv_weight = 0;
148 }
149
150 /*
151  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
152  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
153  * to users decreases. But the relationship is not linear,
154  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
155  * number of CPUs.
156  *
157  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
158  */
159 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
160 {
161         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
162         unsigned int factor;
163
164         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
165         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
166                 factor = 1;
167                 break;
168         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
169                 factor = cpus;
170                 break;
171         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
172         default:
173                 factor = 1 + ilog2(cpus);
174                 break;
175         }
176
177         return factor;
178 }
179
180 static void update_sysctl(void)
181 {
182         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
183
184 #define SET_SYSCTL(name) \
185         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
186         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
187         SET_SYSCTL(sched_latency);
188         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
189 #undef SET_SYSCTL
190 }
191
192 void __init sched_init_granularity(void)
193 {
194         update_sysctl();
195 }
196
197 #define WMULT_CONST     (~0U)
198 #define WMULT_SHIFT     32
199
200 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
201 {
202         unsigned long w;
203
204         if (likely(lw->inv_weight))
205                 return;
206
207         w = scale_load_down(lw->weight);
208
209         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
210                 lw->inv_weight = 1;
211         else if (unlikely(!w))
212                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
213         else
214                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
215 }
216
217 /*
218  * delta_exec * weight / lw.weight
219  *   OR
220  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
221  *
222  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
223  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
224  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
225  *
226  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
227  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
228  */
229 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
230 {
231         u64 fact = scale_load_down(weight);
232         int shift = WMULT_SHIFT;
233
234         __update_inv_weight(lw);
235
236         if (unlikely(fact >> 32)) {
237                 while (fact >> 32) {
238                         fact >>= 1;
239                         shift--;
240                 }
241         }
242
243         fact = mul_u32_u32(fact, lw->inv_weight);
244
245         while (fact >> 32) {
246                 fact >>= 1;
247                 shift--;
248         }
249
250         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
251 }
252
253
254 const struct sched_class fair_sched_class;
255
256 /**************************************************************
257  * CFS operations on generic schedulable entities:
258  */
259
260 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
261 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
262 {
263         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
264         return container_of(se, struct task_struct, se);
265 }
266
267 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
268 #define for_each_sched_entity(se) \
269                 for (; se; se = se->parent)
270
271 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
272 {
273         return p->se.cfs_rq;
274 }
275
276 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
277 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
278 {
279         return se->cfs_rq;
280 }
281
282 /* runqueue "owned" by this group */
283 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
284 {
285         return grp->my_q;
286 }
287
288 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
289 {
290         if (!path)
291                 return;
292
293         if (cfs_rq && task_group_is_autogroup(cfs_rq->tg))
294                 autogroup_path(cfs_rq->tg, path, len);
295         else if (cfs_rq && cfs_rq->tg->css.cgroup)
296                 cgroup_path(cfs_rq->tg->css.cgroup, path, len);
297         else
298                 strlcpy(path, "(null)", len);
299 }
300
301 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
302 {
303         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
304         int cpu = cpu_of(rq);
305
306         if (cfs_rq->on_list)
307                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
308
309         cfs_rq->on_list = 1;
310
311         /*
312          * Ensure we either appear before our parent (if already
313          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
314          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
315          * reduces this to two cases and a special case for the root
316          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
317          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
318          * to a tree or when we reach the top of the tree
319          */
320         if (cfs_rq->tg->parent &&
321             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
322                 /*
323                  * If parent is already on the list, we add the child
324                  * just before. Thanks to circular linked property of
325                  * the list, this means to put the child at the tail
326                  * of the list that starts by parent.
327                  */
328                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
329                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
330                 /*
331                  * The branch is now connected to its tree so we can
332                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
333                  * list.
334                  */
335                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
336                 return true;
337         }
338
339         if (!cfs_rq->tg->parent) {
340                 /*
341                  * cfs rq without parent should be put
342                  * at the tail of the list.
343                  */
344                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
345                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
346                 /*
347                  * We have reach the top of a tree so we can reset
348                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
349                  */
350                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
351                 return true;
352         }
353
354         /*
355          * The parent has not already been added so we want to
356          * make sure that it will be put after us.
357          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
358          * where we will add parent.
359          */
360         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
361         /*
362          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
363          * of the branch
364          */
365         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
366         return false;
367 }
368
369 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
370 {
371         if (cfs_rq->on_list) {
372                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
373
374                 /*
375                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
376                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
377                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
378                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
379                  * at the end of the enqueue.
380                  */
381                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
382                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
383
384                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
385                 cfs_rq->on_list = 0;
386         }
387 }
388
389 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
390 {
391         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
392 }
393
394 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
395 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
396         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
397                                  leaf_cfs_rq_list)
398
399 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
400 static inline struct cfs_rq *
401 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
402 {
403         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
404                 return se->cfs_rq;
405
406         return NULL;
407 }
408
409 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
410 {
411         return se->parent;
412 }
413
414 static void
415 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
416 {
417         int se_depth, pse_depth;
418
419         /*
420          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
421          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
422          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
423          * parent.
424          */
425
426         /* First walk up until both entities are at same depth */
427         se_depth = (*se)->depth;
428         pse_depth = (*pse)->depth;
429
430         while (se_depth > pse_depth) {
431                 se_depth--;
432                 *se = parent_entity(*se);
433         }
434
435         while (pse_depth > se_depth) {
436                 pse_depth--;
437                 *pse = parent_entity(*pse);
438         }
439
440         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
441                 *se = parent_entity(*se);
442                 *pse = parent_entity(*pse);
443         }
444 }
445
446 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
447
448 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
449 {
450         return container_of(se, struct task_struct, se);
451 }
452
453 #define for_each_sched_entity(se) \
454                 for (; se; se = NULL)
455
456 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
457 {
458         return &task_rq(p)->cfs;
459 }
460
461 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
462 {
463         struct task_struct *p = task_of(se);
464         struct rq *rq = task_rq(p);
465
466         return &rq->cfs;
467 }
468
469 /* runqueue "owned" by this group */
470 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
471 {
472         return NULL;
473 }
474
475 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
476 {
477         if (path)
478                 strlcpy(path, "(null)", len);
479 }
480
481 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
482 {
483         return true;
484 }
485
486 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
487 {
488 }
489
490 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
491 {
492 }
493
494 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
495                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
496
497 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
498 {
499         return NULL;
500 }
501
502 static inline void
503 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
504 {
505 }
506
507 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
508
509 static __always_inline
510 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
511
512 /**************************************************************
513  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
514  */
515
516 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
517 {
518         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
519         if (delta > 0)
520                 max_vruntime = vruntime;
521
522         return max_vruntime;
523 }
524
525 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
526 {
527         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
528         if (delta < 0)
529                 min_vruntime = vruntime;
530
531         return min_vruntime;
532 }
533
534 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
535                                 struct sched_entity *b)
536 {
537         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
538 }
539
540 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
541 {
542         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
543         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
544
545         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
546
547         if (curr) {
548                 if (curr->on_rq)
549                         vruntime = curr->vruntime;
550                 else
551                         curr = NULL;
552         }
553
554         if (leftmost) { /* non-empty tree */
555                 struct sched_entity *se;
556                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
557
558                 if (!curr)
559                         vruntime = se->vruntime;
560                 else
561                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
562         }
563
564         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
565         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
566 #ifndef CONFIG_64BIT
567         smp_wmb();
568         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
569 #endif
570 }
571
572 /*
573  * Enqueue an entity into the rb-tree:
574  */
575 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
576 {
577         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
578         struct rb_node *parent = NULL;
579         struct sched_entity *entry;
580         bool leftmost = true;
581
582         /*
583          * Find the right place in the rbtree:
584          */
585         while (*link) {
586                 parent = *link;
587                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
588                 /*
589                  * We dont care about collisions. Nodes with
590                  * the same key stay together.
591                  */
592                 if (entity_before(se, entry)) {
593                         link = &parent->rb_left;
594                 } else {
595                         link = &parent->rb_right;
596                         leftmost = false;
597                 }
598         }
599
600         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
601         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
602                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
603 }
604
605 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
606 {
607         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
608 }
609
610 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
611 {
612         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
613
614         if (!left)
615                 return NULL;
616
617         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
618 }
619
620 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
621 {
622         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
623
624         if (!next)
625                 return NULL;
626
627         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
628 }
629
630 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
631 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
632 {
633         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
634
635         if (!last)
636                 return NULL;
637
638         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
639 }
640
641 /**************************************************************
642  * Scheduling class statistics methods:
643  */
644
645 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
646                 void *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
647 {
648         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
649         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
650
651         if (ret || !write)
652                 return ret;
653
654         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
655                                         sysctl_sched_min_granularity);
656
657 #define WRT_SYSCTL(name) \
658         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
659         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
660         WRT_SYSCTL(sched_latency);
661         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
662 #undef WRT_SYSCTL
663
664         return 0;
665 }
666 #endif
667
668 /*
669  * delta /= w
670  */
671 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
672 {
673         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
674                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
675
676         return delta;
677 }
678
679 /*
680  * The idea is to set a period in which each task runs once.
681  *
682  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
683  * this period because otherwise the slices get too small.
684  *
685  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
686  */
687 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
688 {
689         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
690                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
691         else
692                 return sysctl_sched_latency;
693 }
694
695 /*
696  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
697  * proportional to the weight.
698  *
699  * s = p*P[w/rw]
700  */
701 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
702 {
703         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
704
705         for_each_sched_entity(se) {
706                 struct load_weight *load;
707                 struct load_weight lw;
708
709                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
710                 load = &cfs_rq->load;
711
712                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
713                         lw = cfs_rq->load;
714
715                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
716                         load = &lw;
717                 }
718                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
719         }
720         return slice;
721 }
722
723 /*
724  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
725  *
726  * vs = s/w
727  */
728 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
729 {
730         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
731 }
732
733 #include "pelt.h"
734 #ifdef CONFIG_SMP
735
736 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
737 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
738 static unsigned long capacity_of(int cpu);
739
740 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
741 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
742 {
743         struct sched_avg *sa = &se->avg;
744
745         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
746
747         /*
748          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
749          * they get a chance to stabilize to their real load level.
750          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
751          * nothing has been attached to the task group yet.
752          */
753         if (entity_is_task(se))
754                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
755
756         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
757 }
758
759 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
760
761 /*
762  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
763  * based on the cfs_rq's current util_avg:
764  *
765  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
766  *
767  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
768  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
769  * as when the series is a harmonic series.
770  *
771  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
772  * only 1/2 of the left utilization budget:
773  *
774  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
775  *
776  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
777  *
778  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
779  * the beginning would be like:
780  *
781  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
782  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
783  *
784  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
785  * if util_avg > util_avg_cap.
786  */
787 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
788 {
789         struct sched_entity *se = &p->se;
790         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
791         struct sched_avg *sa = &se->avg;
792         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
793         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
794
795         if (cap > 0) {
796                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
797                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
798                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
799
800                         if (sa->util_avg > cap)
801                                 sa->util_avg = cap;
802                 } else {
803                         sa->util_avg = cap;
804                 }
805         }
806
807         sa->runnable_avg = sa->util_avg;
808
809         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
810                 /*
811                  * For !fair tasks do:
812                  *
813                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
814                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
815                 switched_from_fair(rq, p);
816                  *
817                  * such that the next switched_to_fair() has the
818                  * expected state.
819                  */
820                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
821                 return;
822         }
823
824         attach_entity_cfs_rq(se);
825 }
826
827 #else /* !CONFIG_SMP */
828 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
829 {
830 }
831 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
832 {
833 }
834 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
835 {
836 }
837 #endif /* CONFIG_SMP */
838
839 /*
840  * Update the current task's runtime statistics.
841  */
842 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
843 {
844         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
845         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
846         u64 delta_exec;
847
848         if (unlikely(!curr))
849                 return;
850
851         delta_exec = now - curr->exec_start;
852         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
853                 return;
854
855         curr->exec_start = now;
856
857         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
858                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
859
860         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
861         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
862
863         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
864         update_min_vruntime(cfs_rq);
865
866         if (entity_is_task(curr)) {
867                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
868
869                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
870                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
871                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
872         }
873
874         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
875 }
876
877 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
878 {
879         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
880 }
881
882 static inline void
883 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
884 {
885         u64 wait_start, prev_wait_start;
886
887         if (!schedstat_enabled())
888                 return;
889
890         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
891         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
892
893         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
894             likely(wait_start > prev_wait_start))
895                 wait_start -= prev_wait_start;
896
897         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
898 }
899
900 static inline void
901 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
902 {
903         struct task_struct *p;
904         u64 delta;
905
906         if (!schedstat_enabled())
907                 return;
908
909         /*
910          * When the sched_schedstat changes from 0 to 1, some sched se
911          * maybe already in the runqueue, the se->statistics.wait_start
912          * will be 0.So it will let the delta wrong. We need to avoid this
913          * scenario.
914          */
915         if (unlikely(!schedstat_val(se->statistics.wait_start)))
916                 return;
917
918         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
919
920         if (entity_is_task(se)) {
921                 p = task_of(se);
922                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
923                         /*
924                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
925                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
926                          * prior to migration.
927                          */
928                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
929                         return;
930                 }
931                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
932         }
933
934         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
935                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
936         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
937         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
938         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
939 }
940
941 static inline void
942 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
943 {
944         struct task_struct *tsk = NULL;
945         u64 sleep_start, block_start;
946
947         if (!schedstat_enabled())
948                 return;
949
950         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
951         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
952
953         if (entity_is_task(se))
954                 tsk = task_of(se);
955
956         if (sleep_start) {
957                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
958
959                 if ((s64)delta < 0)
960                         delta = 0;
961
962                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
963                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
964
965                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
966                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
967
968                 if (tsk) {
969                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
970                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
971                 }
972         }
973         if (block_start) {
974                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
975
976                 if ((s64)delta < 0)
977                         delta = 0;
978
979                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
980                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
981
982                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
983                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
984
985                 if (tsk) {
986                         if (tsk->in_iowait) {
987                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
988                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
989                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
990                         }
991
992                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
993
994                         /*
995                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
996                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
997                          * amount of time that the task spent sleeping:
998                          */
999                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
1000                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
1001                                                 (void *)get_wchan(tsk),
1002                                                 delta >> 20);
1003                         }
1004                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
1005                 }
1006         }
1007 }
1008
1009 /*
1010  * Task is being enqueued - update stats:
1011  */
1012 static inline void
1013 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1014 {
1015         if (!schedstat_enabled())
1016                 return;
1017
1018         /*
1019          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1020          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1021          */
1022         if (se != cfs_rq->curr)
1023                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
1024
1025         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1026                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1027 }
1028
1029 static inline void
1030 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1031 {
1032
1033         if (!schedstat_enabled())
1034                 return;
1035
1036         /*
1037          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1038          * waiting task:
1039          */
1040         if (se != cfs_rq->curr)
1041                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1042
1043         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1044                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1045
1046                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1047                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1048                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1049                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1050                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1051                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1052         }
1053 }
1054
1055 /*
1056  * We are picking a new current task - update its stats:
1057  */
1058 static inline void
1059 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1060 {
1061         /*
1062          * We are starting a new run period:
1063          */
1064         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1065 }
1066
1067 /**************************************************
1068  * Scheduling class queueing methods:
1069  */
1070
1071 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1072 /*
1073  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1074  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1075  * numa_balancing_scan_size.
1076  */
1077 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1078 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1079
1080 /* Portion of address space to scan in MB */
1081 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1082
1083 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1084 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1085
1086 struct numa_group {
1087         refcount_t refcount;
1088
1089         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1090         int nr_tasks;
1091         pid_t gid;
1092         int active_nodes;
1093
1094         struct rcu_head rcu;
1095         unsigned long total_faults;
1096         unsigned long max_faults_cpu;
1097         /*
1098          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1099          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1100          * more by CPU use than by memory faults.
1101          */
1102         unsigned long *faults_cpu;
1103         unsigned long faults[];
1104 };
1105
1106 /*
1107  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1108  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1109  */
1110 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1111 {
1112         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1113                 (lockdep_is_held(&task_rq(p)->lock) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1114 }
1115
1116 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1117 {
1118         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1119 }
1120
1121 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1122 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1123
1124 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1125 {
1126         unsigned long rss = 0;
1127         unsigned long nr_scan_pages;
1128
1129         /*
1130          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1131          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1132          * on resident pages
1133          */
1134         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1135         rss = get_mm_rss(p->mm);
1136         if (!rss)
1137                 rss = nr_scan_pages;
1138
1139         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1140         return rss / nr_scan_pages;
1141 }
1142
1143 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1144 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1145
1146 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1147 {
1148         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1149         unsigned int scan, floor;
1150         unsigned int windows = 1;
1151
1152         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1153                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1154         floor = 1000 / windows;
1155
1156         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1157         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1158 }
1159
1160 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1161 {
1162         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1163         unsigned long period = smin;
1164         struct numa_group *ng;
1165
1166         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1167         rcu_read_lock();
1168         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1169         if (ng) {
1170                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1171                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1172
1173                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1174                 period *= shared + 1;
1175                 period /= private + shared + 1;
1176         }
1177         rcu_read_unlock();
1178
1179         return max(smin, period);
1180 }
1181
1182 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1183 {
1184         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1185         unsigned long smax;
1186         struct numa_group *ng;
1187
1188         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1189         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1190
1191         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1192         ng = deref_curr_numa_group(p);
1193         if (ng) {
1194                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1195                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1196                 unsigned long period = smax;
1197
1198                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1199                 period *= shared + 1;
1200                 period /= private + shared + 1;
1201
1202                 smax = max(smax, period);
1203         }
1204
1205         return max(smin, smax);
1206 }
1207
1208 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1209 {
1210         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1211         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1212 }
1213
1214 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1215 {
1216         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1217         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1218 }
1219
1220 /* Shared or private faults. */
1221 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1222
1223 /* Memory and CPU locality */
1224 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1225
1226 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1227 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1228
1229 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1230 {
1231         struct numa_group *ng;
1232         pid_t gid = 0;
1233
1234         rcu_read_lock();
1235         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1236         if (ng)
1237                 gid = ng->gid;
1238         rcu_read_unlock();
1239
1240         return gid;
1241 }
1242
1243 /*
1244  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1245  * occupy the first half of the array. The second half of the
1246  * array is for current counters, which are averaged into the
1247  * first set by task_numa_placement.
1248  */
1249 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1250 {
1251         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1252 }
1253
1254 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1255 {
1256         if (!p->numa_faults)
1257                 return 0;
1258
1259         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1260                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1261 }
1262
1263 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1264 {
1265         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1266
1267         if (!ng)
1268                 return 0;
1269
1270         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1271                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1272 }
1273
1274 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1275 {
1276         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1277                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1278 }
1279
1280 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1281 {
1282         unsigned long faults = 0;
1283         int node;
1284
1285         for_each_online_node(node) {
1286                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1287         }
1288
1289         return faults;
1290 }
1291
1292 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1293 {
1294         unsigned long faults = 0;
1295         int node;
1296
1297         for_each_online_node(node) {
1298                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1299         }
1300
1301         return faults;
1302 }
1303
1304 /*
1305  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1306  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1307  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1308  */
1309 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1310
1311 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1312 {
1313         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1314 }
1315
1316 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1317 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1318                                         int maxdist, bool task)
1319 {
1320         unsigned long score = 0;
1321         int node;
1322
1323         /*
1324          * All nodes are directly connected, and the same distance
1325          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1326          */
1327         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1328                 return 0;
1329
1330         /*
1331          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1332          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1333          */
1334         for_each_online_node(node) {
1335                 unsigned long faults;
1336                 int dist = node_distance(nid, node);
1337
1338                 /*
1339                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1340                  * for placement; nid was already counted.
1341                  */
1342                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1343                         continue;
1344
1345                 /*
1346                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1347                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1348                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1349                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1350                  * of each group. Skip other nodes.
1351                  */
1352                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1353                                         dist >= maxdist)
1354                         continue;
1355
1356                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1357                 if (task)
1358                         faults = task_faults(p, node);
1359                 else
1360                         faults = group_faults(p, node);
1361
1362                 /*
1363                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1364                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1365                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1366                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1367                  * The further away a node is, the less the faults count.
1368                  * This seems to result in good task placement.
1369                  */
1370                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1371                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1372                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1373                 }
1374
1375                 score += faults;
1376         }
1377
1378         return score;
1379 }
1380
1381 /*
1382  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1383  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1384  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1385  * evenly spread out between numa nodes.
1386  */
1387 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1388                                         int dist)
1389 {
1390         unsigned long faults, total_faults;
1391
1392         if (!p->numa_faults)
1393                 return 0;
1394
1395         total_faults = p->total_numa_faults;
1396
1397         if (!total_faults)
1398                 return 0;
1399
1400         faults = task_faults(p, nid);
1401         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1402
1403         return 1000 * faults / total_faults;
1404 }
1405
1406 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1407                                          int dist)
1408 {
1409         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1410         unsigned long faults, total_faults;
1411
1412         if (!ng)
1413                 return 0;
1414
1415         total_faults = ng->total_faults;
1416
1417         if (!total_faults)
1418                 return 0;
1419
1420         faults = group_faults(p, nid);
1421         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1422
1423         return 1000 * faults / total_faults;
1424 }
1425
1426 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1427                                 int src_nid, int dst_cpu)
1428 {
1429         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1430         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1431         int last_cpupid, this_cpupid;
1432
1433         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1434         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1435
1436         /*
1437          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1438          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1439          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1440          * executed below.
1441          */
1442         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1443             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1444                 return true;
1445
1446         /*
1447          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1448          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1449          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1450          *
1451          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1452          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1453          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1454          *
1455          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1456          * same result twice in a row, given these samples are fully
1457          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1458          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1459          *
1460          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1461          * act on an unlikely task<->page relation.
1462          */
1463         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1464                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1465                 return false;
1466
1467         /* Always allow migrate on private faults */
1468         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1469                 return true;
1470
1471         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1472         if (!ng)
1473                 return true;
1474
1475         /*
1476          * Destination node is much more heavily used than the source
1477          * node? Allow migration.
1478          */
1479         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1480                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1481                 return true;
1482
1483         /*
1484          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1485          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1486          *
1487          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1488          * --------------- * - > ---------------
1489          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1490          */
1491         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1492                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1493 }
1494
1495 /*
1496  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
1497  */
1498 enum numa_type {
1499         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
1500         node_has_spare = 0,
1501         /*
1502          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
1503          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
1504          */
1505         node_fully_busy,
1506         /*
1507          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
1508          * tasks.
1509          */
1510         node_overloaded
1511 };
1512
1513 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1514 struct numa_stats {
1515         unsigned long load;
1516         unsigned long runnable;
1517         unsigned long util;
1518         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1519         unsigned long compute_capacity;
1520         unsigned int nr_running;
1521         unsigned int weight;
1522         enum numa_type node_type;
1523         int idle_cpu;
1524 };
1525
1526 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1527 {
1528 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1529         int sibling;
1530
1531         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1532                 if (cpu == sibling)
1533                         continue;
1534
1535                 if (!idle_cpu(cpu))
1536                         return false;
1537         }
1538 #endif
1539
1540         return true;
1541 }
1542
1543 struct task_numa_env {
1544         struct task_struct *p;
1545
1546         int src_cpu, src_nid;
1547         int dst_cpu, dst_nid;
1548
1549         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1550
1551         int imbalance_pct;
1552         int dist;
1553
1554         struct task_struct *best_task;
1555         long best_imp;
1556         int best_cpu;
1557 };
1558
1559 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
1560 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq);
1561 static unsigned long cpu_util(int cpu);
1562 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance,
1563                                         int dst_running, int dst_weight);
1564
1565 static inline enum
1566 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
1567                          struct numa_stats *ns)
1568 {
1569         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
1570             (((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)) ||
1571              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) < (ns->runnable * 100))))
1572                 return node_overloaded;
1573
1574         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
1575             (((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)) &&
1576              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) > (ns->runnable * 100))))
1577                 return node_has_spare;
1578
1579         return node_fully_busy;
1580 }
1581
1582 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1583 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
1584 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def);
1585 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1586 {
1587         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
1588             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu, false))
1589                 return idle_core;
1590
1591         /*
1592          * Prefer cores instead of packing HT siblings
1593          * and triggering future load balancing.
1594          */
1595         if (is_core_idle(cpu))
1596                 idle_core = cpu;
1597
1598         return idle_core;
1599 }
1600 #else
1601 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1602 {
1603         return idle_core;
1604 }
1605 #endif
1606
1607 /*
1608  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
1609  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
1610  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
1611  * common implementation is impractical.
1612  */
1613 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
1614                               struct numa_stats *ns, int nid,
1615                               bool find_idle)
1616 {
1617         int cpu, idle_core = -1;
1618
1619         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1620         ns->idle_cpu = -1;
1621
1622         rcu_read_lock();
1623         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1624                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1625
1626                 ns->load += cpu_load(rq);
1627                 ns->runnable += cpu_runnable(rq);
1628                 ns->util += cpu_util(cpu);
1629                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
1630                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1631
1632                 if (find_idle && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
1633                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
1634                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1635                                 continue;
1636
1637                         if (ns->idle_cpu == -1)
1638                                 ns->idle_cpu = cpu;
1639
1640                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
1641                 }
1642         }
1643         rcu_read_unlock();
1644
1645         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
1646
1647         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
1648
1649         if (idle_core >= 0)
1650                 ns->idle_cpu = idle_core;
1651 }
1652
1653 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1654                              struct task_struct *p, long imp)
1655 {
1656         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1657
1658         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
1659         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
1660                 int cpu;
1661                 int start = env->dst_cpu;
1662
1663                 /* Find alternative idle CPU. */
1664                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start) {
1665                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
1666                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
1667                                 continue;
1668                         }
1669
1670                         env->dst_cpu = cpu;
1671                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1672                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1673                                 goto assign;
1674                 }
1675
1676                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
1677                 return;
1678         }
1679
1680 assign:
1681         /*
1682          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1683          * found a better CPU to move/swap.
1684          */
1685         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
1686                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1687                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1688         }
1689
1690         if (env->best_task)
1691                 put_task_struct(env->best_task);
1692         if (p)
1693                 get_task_struct(p);
1694
1695         env->best_task = p;
1696         env->best_imp = imp;
1697         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1698 }
1699
1700 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1701                                 struct task_numa_env *env)
1702 {
1703         long imb, old_imb;
1704         long orig_src_load, orig_dst_load;
1705         long src_capacity, dst_capacity;
1706
1707         /*
1708          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1709          *
1710          * src_load        dst_load
1711          * ------------ vs ---------
1712          * src_capacity    dst_capacity
1713          */
1714         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1715         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1716
1717         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1718
1719         orig_src_load = env->src_stats.load;
1720         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1721
1722         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1723
1724         /* Would this change make things worse? */
1725         return (imb > old_imb);
1726 }
1727
1728 /*
1729  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1730  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1731  * Used to deter task migration.
1732  */
1733 #define SMALLIMP        30
1734
1735 /*
1736  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1737  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1738  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1739  * be exchanged with the source task
1740  */
1741 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1742                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1743 {
1744         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
1745         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1746         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
1747         struct task_struct *cur;
1748         long src_load, dst_load;
1749         int dist = env->dist;
1750         long moveimp = imp;
1751         long load;
1752         bool stopsearch = false;
1753
1754         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1755                 return false;
1756
1757         rcu_read_lock();
1758         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
1759         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1760                 cur = NULL;
1761
1762         /*
1763          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1764          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1765          */
1766         if (cur == env->p) {
1767                 stopsearch = true;
1768                 goto unlock;
1769         }
1770
1771         if (!cur) {
1772                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1773                         goto assign;
1774                 else
1775                         goto unlock;
1776         }
1777
1778         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
1779         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
1780                 goto unlock;
1781
1782         /*
1783          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
1784          * node and the best task is.
1785          */
1786         if (env->best_task &&
1787             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1788             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1789                 goto unlock;
1790         }
1791
1792         /*
1793          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1794          * source and destination node. Calculate the total differential for
1795          * the source task and potential destination task. The more negative
1796          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1797          * be incurred if the tasks were swapped.
1798          *
1799          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1800          * in any group then look only at task weights.
1801          */
1802         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
1803         if (cur_ng == p_ng) {
1804                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1805                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1806                 /*
1807                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1808                  * tasks within a group over tiny differences.
1809                  */
1810                 if (cur_ng)
1811                         imp -= imp / 16;
1812         } else {
1813                 /*
1814                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1815                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1816                  */
1817                 if (cur_ng && p_ng)
1818                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1819                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1820                 else
1821                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1822                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1823         }
1824
1825         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
1826         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
1827                 imp -= imp / 16;
1828
1829         /*
1830          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
1831          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
1832          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
1833          * case, it does not matter.
1834          */
1835         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
1836                 imp += imp / 8;
1837
1838         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1839                 imp = moveimp;
1840                 cur = NULL;
1841                 goto assign;
1842         }
1843
1844         /*
1845          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
1846          * task that is not.
1847          */
1848         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1849             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1850                 goto assign;
1851         }
1852
1853         /*
1854          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1855          * task migration might only result in ping pong
1856          * of tasks and also hurt performance due to cache
1857          * misses.
1858          */
1859         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1860                 goto unlock;
1861
1862         /*
1863          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1864          */
1865         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1866         if (!load)
1867                 goto assign;
1868
1869         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1870         src_load = env->src_stats.load - load;
1871
1872         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1873                 goto unlock;
1874
1875 assign:
1876         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
1877         if (!cur) {
1878                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1879
1880                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
1881                 if (cpu < 0)
1882                         cpu = env->dst_cpu;
1883
1884                 /*
1885                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
1886                  * is, keep using it.
1887                  */
1888                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
1889                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
1890                         cpu = env->best_cpu;
1891                 }
1892
1893                 env->dst_cpu = cpu;
1894         }
1895
1896         task_numa_assign(env, cur, imp);
1897
1898         /*
1899          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
1900          * balance improves then stop the search. While a better swap
1901          * candidate may exist, a search is not free.
1902          */
1903         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
1904                 stopsearch = true;
1905
1906         /*
1907          * If a swap candidate must be identified and the current best task
1908          * moves its preferred node then stop the search.
1909          */
1910         if (!maymove && env->best_task &&
1911             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
1912                 stopsearch = true;
1913         }
1914 unlock:
1915         rcu_read_unlock();
1916
1917         return stopsearch;
1918 }
1919
1920 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1921                                 long taskimp, long groupimp)
1922 {
1923         bool maymove = false;
1924         int cpu;
1925
1926         /*
1927          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
1928          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
1929          */
1930         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
1931                 unsigned int imbalance;
1932                 int src_running, dst_running;
1933
1934                 /*
1935                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
1936                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
1937                  * move improves the imbalance from the perspective of the
1938                  * CPU load balancer.
1939                  * */
1940                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
1941                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
1942                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
1943                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, dst_running,
1944                                                         env->dst_stats.weight);
1945
1946                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
1947                 if (!imbalance) {
1948                         maymove = true;
1949                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
1950                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1951                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
1952                                 return;
1953                         }
1954                 }
1955         } else {
1956                 long src_load, dst_load, load;
1957                 /*
1958                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
1959                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1960                  */
1961                 load = task_h_load(env->p);
1962                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
1963                 src_load = env->src_stats.load - load;
1964                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1965         }
1966
1967         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1968                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1969                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1970                         continue;
1971
1972                 env->dst_cpu = cpu;
1973                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
1974                         break;
1975         }
1976 }
1977
1978 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1979 {
1980         struct task_numa_env env = {
1981                 .p = p,
1982
1983                 .src_cpu = task_cpu(p),
1984                 .src_nid = task_node(p),
1985
1986                 .imbalance_pct = 112,
1987
1988                 .best_task = NULL,
1989                 .best_imp = 0,
1990                 .best_cpu = -1,
1991         };
1992         unsigned long taskweight, groupweight;
1993         struct sched_domain *sd;
1994         long taskimp, groupimp;
1995         struct numa_group *ng;
1996         struct rq *best_rq;
1997         int nid, ret, dist;
1998
1999         /*
2000          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
2001          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
2002          *
2003          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
2004          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
2005          * to satisfy here.
2006          */
2007         rcu_read_lock();
2008         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
2009         if (sd)
2010                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
2011         rcu_read_unlock();
2012
2013         /*
2014          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
2015          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
2016          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
2017          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
2018          */
2019         if (unlikely(!sd)) {
2020                 sched_setnuma(p, task_node(p));
2021                 return -EINVAL;
2022         }
2023
2024         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
2025         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2026         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2027         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2028         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
2029         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
2030         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
2031         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2032
2033         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
2034         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2035
2036         /*
2037          * Look at other nodes in these cases:
2038          * - there is no space available on the preferred_nid
2039          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
2040          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
2041          *   we need to check other locations.
2042          */
2043         ng = deref_curr_numa_group(p);
2044         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
2045                 for_each_online_node(nid) {
2046                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
2047                                 continue;
2048
2049                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2050                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
2051                                                 dist != env.dist) {
2052                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2053                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2054                         }
2055
2056                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2057                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2058                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2059                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2060                                 continue;
2061
2062                         env.dist = dist;
2063                         env.dst_nid = nid;
2064                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2065                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2066                 }
2067         }
2068
2069         /*
2070          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2071          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2072          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2073          * settle down.
2074          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2075          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2076          */
2077         if (ng) {
2078                 if (env.best_cpu == -1)
2079                         nid = env.src_nid;
2080                 else
2081                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2082
2083                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2084                         sched_setnuma(p, nid);
2085         }
2086
2087         /* No better CPU than the current one was found. */
2088         if (env.best_cpu == -1) {
2089                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2090                 return -EAGAIN;
2091         }
2092
2093         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2094         if (env.best_task == NULL) {
2095                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2096                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2097                 if (ret != 0)
2098                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2099                 return ret;
2100         }
2101
2102         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2103         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2104
2105         if (ret != 0)
2106                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2107         put_task_struct(env.best_task);
2108         return ret;
2109 }
2110
2111 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2112 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2113 {
2114         unsigned long interval = HZ;
2115
2116         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2117         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2118                 return;
2119
2120         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2121         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2122         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2123
2124         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2125         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2126                 return;
2127
2128         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2129         task_numa_migrate(p);
2130 }
2131
2132 /*
2133  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
2134  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2135  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2136  * located.
2137  */
2138 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2139 {
2140         unsigned long faults, max_faults = 0;
2141         int nid, active_nodes = 0;
2142
2143         for_each_online_node(nid) {
2144                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2145                 if (faults > max_faults)
2146                         max_faults = faults;
2147         }
2148
2149         for_each_online_node(nid) {
2150                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2151                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2152                         active_nodes++;
2153         }
2154
2155         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2156         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2157 }
2158
2159 /*
2160  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2161  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2162  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2163  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2164  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2165  */
2166 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2167 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2168
2169 /*
2170  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2171  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2172  * the page accesses are shared with other processes.
2173  * Otherwise, decrease the scan period.
2174  */
2175 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2176                         unsigned long shared, unsigned long private)
2177 {
2178         unsigned int period_slot;
2179         int lr_ratio, ps_ratio;
2180         int diff;
2181
2182         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2183         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2184
2185         /*
2186          * If there were no record hinting faults then either the task is
2187          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
2188          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2189          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2190          * node is overloaded. In either case, scan slower
2191          */
2192         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2193                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2194                         p->numa_scan_period << 1);
2195
2196                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2197                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2198
2199                 return;
2200         }
2201
2202         /*
2203          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2204          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2205          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2206          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2207          */
2208         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2209         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2210         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2211
2212         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2213                 /*
2214                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2215                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2216                  */
2217                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2218                 if (!slot)
2219                         slot = 1;
2220                 diff = slot * period_slot;
2221         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2222                 /*
2223                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2224                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2225                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2226                  */
2227                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2228                 if (!slot)
2229                         slot = 1;
2230                 diff = slot * period_slot;
2231         } else {
2232                 /*
2233                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2234                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2235                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2236                  */
2237                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2238                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2239         }
2240
2241         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2242                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2243         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2244 }
2245
2246 /*
2247  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2248  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2249  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2250  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2251  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2252  */
2253 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2254 {
2255         u64 runtime, delta, now;
2256         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2257         now = p->se.exec_start;
2258         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2259
2260         if (p->last_task_numa_placement) {
2261                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2262                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2263
2264                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2265                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2266                         *period = 0;
2267         } else {
2268                 delta = p->se.avg.load_sum;
2269                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2270         }
2271
2272         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2273         p->last_task_numa_placement = now;
2274
2275         return delta;
2276 }
2277
2278 /*
2279  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2280  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2281  * otherwise workloads might not converge.
2282  */
2283 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2284 {
2285         nodemask_t nodes;
2286         int dist;
2287
2288         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2289         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2290                 return nid;
2291
2292         /*
2293          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2294          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2295          * both the node itself, and on nearby nodes.
2296          */
2297         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2298                 unsigned long score, max_score = 0;
2299                 int node, max_node = nid;
2300
2301                 dist = sched_max_numa_distance;
2302
2303                 for_each_online_node(node) {
2304                         score = group_weight(p, node, dist);
2305                         if (score > max_score) {
2306                                 max_score = score;
2307                                 max_node = node;
2308                         }
2309                 }
2310                 return max_node;
2311         }
2312
2313         /*
2314          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2315          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2316          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2317          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2318          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2319          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2320          * keep the complexity of the search down.
2321          */
2322         nodes = node_online_map;
2323         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2324                 unsigned long max_faults = 0;
2325                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2326                 int a, b;
2327
2328                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2329                 if (!find_numa_distance(dist))
2330                         continue;
2331
2332                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2333                         unsigned long faults = 0;
2334                         nodemask_t this_group;
2335                         nodes_clear(this_group);
2336
2337                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2338                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2339                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2340                                         faults += group_faults(p, b);
2341                                         node_set(b, this_group);
2342                                         node_clear(b, nodes);
2343                                 }
2344                         }
2345
2346                         /* Remember the top group. */
2347                         if (faults > max_faults) {
2348                                 max_faults = faults;
2349                                 max_group = this_group;
2350                                 /*
2351                                  * subtle: at the smallest distance there is
2352                                  * just one node left in each "group", the
2353                                  * winner is the preferred nid.
2354                                  */
2355                                 nid = a;
2356                         }
2357                 }
2358                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2359                 if (!max_faults)
2360                         break;
2361                 nodes = max_group;
2362         }
2363         return nid;
2364 }
2365
2366 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2367 {
2368         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2369         unsigned long max_faults = 0;
2370         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2371         unsigned long total_faults;
2372         u64 runtime, period;
2373         spinlock_t *group_lock = NULL;
2374         struct numa_group *ng;
2375
2376         /*
2377          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2378          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2379          * that the field is read in a single access:
2380          */
2381         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2382         if (p->numa_scan_seq == seq)
2383                 return;
2384         p->numa_scan_seq = seq;
2385         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2386
2387         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2388                        p->numa_faults_locality[1];
2389         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2390
2391         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2392         ng = deref_curr_numa_group(p);
2393         if (ng) {
2394                 group_lock = &ng->lock;
2395                 spin_lock_irq(group_lock);
2396         }
2397
2398         /* Find the node with the highest number of faults */
2399         for_each_online_node(nid) {
2400                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2401                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2402                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2403                 int priv;
2404
2405                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2406                         long diff, f_diff, f_weight;
2407
2408                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2409                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2410                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2411                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2412
2413                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2414                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2415                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2416                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2417
2418                         /*
2419                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2420                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2421                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2422                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2423                          * faults are less important.
2424                          */
2425                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2426                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2427                                    (total_faults + 1);
2428                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2429                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2430
2431                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2432                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2433                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2434                         p->total_numa_faults += diff;
2435                         if (ng) {
2436                                 /*
2437                                  * safe because we can only change our own group
2438                                  *
2439                                  * mem_idx represents the offset for a given
2440                                  * nid and priv in a specific region because it
2441                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2442                                  */
2443                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2444                                 ng->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2445                                 ng->total_faults += diff;
2446                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2447                         }
2448                 }
2449
2450                 if (!ng) {
2451                         if (faults > max_faults) {
2452                                 max_faults = faults;
2453                                 max_nid = nid;
2454                         }
2455                 } else if (group_faults > max_faults) {
2456                         max_faults = group_faults;
2457                         max_nid = nid;
2458                 }
2459         }
2460
2461         if (ng) {
2462                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2463                 spin_unlock_irq(group_lock);
2464                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2465         }
2466
2467         if (max_faults) {
2468                 /* Set the new preferred node */
2469                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2470                         sched_setnuma(p, max_nid);
2471         }
2472
2473         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2474 }
2475
2476 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2477 {
2478         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2479 }
2480
2481 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2482 {
2483         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2484                 kfree_rcu(grp, rcu);
2485 }
2486
2487 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2488                         int *priv)
2489 {
2490         struct numa_group *grp, *my_grp;
2491         struct task_struct *tsk;
2492         bool join = false;
2493         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2494         int i;
2495
2496         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2497                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2498                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2499
2500                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2501                 if (!grp)
2502                         return;
2503
2504                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2505                 grp->active_nodes = 1;
2506                 grp->max_faults_cpu = 0;
2507                 spin_lock_init(&grp->lock);
2508                 grp->gid = p->pid;
2509                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2510                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2511                                                 nr_node_ids;
2512
2513                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2514                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2515
2516                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2517
2518                 grp->nr_tasks++;
2519                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2520         }
2521
2522         rcu_read_lock();
2523         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2524
2525         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2526                 goto no_join;
2527
2528         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2529         if (!grp)
2530                 goto no_join;
2531
2532         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2533         if (grp == my_grp)
2534                 goto no_join;
2535
2536         /*
2537          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2538          * the other task will join us.
2539          */
2540         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2541                 goto no_join;
2542
2543         /*
2544          * Tie-break on the grp address.
2545          */
2546         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2547                 goto no_join;
2548
2549         /* Always join threads in the same process. */
2550         if (tsk->mm == current->mm)
2551                 join = true;
2552
2553         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2554         if (flags & TNF_SHARED)
2555                 join = true;
2556
2557         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2558         *priv = !join;
2559
2560         if (join && !get_numa_group(grp))
2561                 goto no_join;
2562
2563         rcu_read_unlock();
2564
2565         if (!join)
2566                 return;
2567
2568         BUG_ON(irqs_disabled());
2569         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2570
2571         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2572                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2573                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2574         }
2575         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2576         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2577
2578         my_grp->nr_tasks--;
2579         grp->nr_tasks++;
2580
2581         spin_unlock(&my_grp->lock);
2582         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2583
2584         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2585
2586         put_numa_group(my_grp);
2587         return;
2588
2589 no_join:
2590         rcu_read_unlock();
2591         return;
2592 }
2593
2594 /*
2595  * Get rid of NUMA staticstics associated with a task (either current or dead).
2596  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2597  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2598  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2599  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2600  */
2601 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2602 {
2603         /* safe: p either is current or is being freed by current */
2604         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
2605         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2606         unsigned long flags;
2607         int i;
2608
2609         if (!numa_faults)
2610                 return;
2611
2612         if (grp) {
2613                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2614                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2615                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2616                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2617
2618                 grp->nr_tasks--;
2619                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2620                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2621                 put_numa_group(grp);
2622         }
2623
2624         if (final) {
2625                 p->numa_faults = NULL;
2626                 kfree(numa_faults);
2627         } else {
2628                 p->total_numa_faults = 0;
2629                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2630                         numa_faults[i] = 0;
2631         }
2632 }
2633
2634 /*
2635  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2636  */
2637 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2638 {
2639         struct task_struct *p = current;
2640         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2641         int cpu_node = task_node(current);
2642         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2643         struct numa_group *ng;
2644         int priv;
2645
2646         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2647                 return;
2648
2649         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2650         if (!p->mm)
2651                 return;
2652
2653         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2654         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2655                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2656                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2657
2658                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2659                 if (!p->numa_faults)
2660                         return;
2661
2662                 p->total_numa_faults = 0;
2663                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2664         }
2665
2666         /*
2667          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2668          * to be private if the accessing pid has not changed
2669          */
2670         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2671                 priv = 1;
2672         } else {
2673                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2674                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2675                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2676         }
2677
2678         /*
2679          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2680          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2681          * actively using should be counted as local. This allows the
2682          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2683          */
2684         ng = deref_curr_numa_group(p);
2685         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2686                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2687                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2688                 local = 1;
2689
2690         /*
2691          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2692          * previously failed, or the scheduler moved us.
2693          */
2694         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2695                 task_numa_placement(p);
2696                 numa_migrate_preferred(p);
2697         }
2698
2699         if (migrated)
2700                 p->numa_pages_migrated += pages;
2701         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2702                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2703
2704         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2705         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2706         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2707 }
2708
2709 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2710 {
2711         /*
2712          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2713          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2714          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2715          * much of an issue though, since this is just used for
2716          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2717          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2718          */
2719         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2720         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2721 }
2722
2723 /*
2724  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2725  * Triggered from task_tick_numa().
2726  */
2727 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
2728 {
2729         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2730         struct task_struct *p = current;
2731         struct mm_struct *mm = p->mm;
2732         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2733         struct vm_area_struct *vma;
2734         unsigned long start, end;
2735         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2736         long pages, virtpages;
2737
2738         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2739
2740         work->next = work;
2741         /*
2742          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2743          *
2744          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2745          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2746          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2747          * work.
2748          */
2749         if (p->flags & PF_EXITING)
2750                 return;
2751
2752         if (!mm->numa_next_scan) {
2753                 mm->numa_next_scan = now +
2754                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2755         }
2756
2757         /*
2758          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2759          */
2760         migrate = mm->numa_next_scan;
2761         if (time_before(now, migrate))
2762                 return;
2763
2764         if (p->numa_scan_period == 0) {
2765                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2766                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2767         }
2768
2769         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2770         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2771                 return;
2772
2773         /*
2774          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2775          * the next time around.
2776          */
2777         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2778
2779         start = mm->numa_scan_offset;
2780         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2781         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2782         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2783         if (!pages)
2784                 return;
2785
2786
2787         if (!mmap_read_trylock(mm))
2788                 return;
2789         vma = find_vma(mm, start);
2790         if (!vma) {
2791                 reset_ptenuma_scan(p);
2792                 start = 0;
2793                 vma = mm->mmap;
2794         }
2795         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2796                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2797                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2798                         continue;
2799                 }
2800
2801                 /*
2802                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2803                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2804                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2805                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2806                  */
2807                 if (!vma->vm_mm ||
2808                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2809                         continue;
2810
2811                 /*
2812                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2813                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2814                  */
2815                 if (!vma_is_accessible(vma))
2816                         continue;
2817
2818                 do {
2819                         start = max(start, vma->vm_start);
2820                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2821                         end = min(end, vma->vm_end);
2822                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2823
2824                         /*
2825                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2826                          * hpages that have at least one present PTE that
2827                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2828                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2829                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2830                          * areas faster.
2831                          */
2832                         if (nr_pte_updates)
2833                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2834                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2835
2836                         start = end;
2837                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2838                                 goto out;
2839
2840                         cond_resched();
2841                 } while (end != vma->vm_end);
2842         }
2843
2844 out:
2845         /*
2846          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2847          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2848          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2849          * scanner to the start so check it now.
2850          */
2851         if (vma)
2852                 mm->numa_scan_offset = start;
2853         else
2854                 reset_ptenuma_scan(p);
2855         mmap_read_unlock(mm);
2856
2857         /*
2858          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2859          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2860          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2861          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2862          */
2863         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2864                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2865                 p->node_stamp += 32 * diff;
2866         }
2867 }
2868
2869 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
2870 {
2871         int mm_users = 0;
2872         struct mm_struct *mm = p->mm;
2873
2874         if (mm) {
2875                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
2876                 if (mm_users == 1) {
2877                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2878                         mm->numa_scan_seq = 0;
2879                 }
2880         }
2881         p->node_stamp                   = 0;
2882         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
2883         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
2884         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
2885         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
2886         p->numa_faults                  = NULL;
2887         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2888         p->last_task_numa_placement     = 0;
2889         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
2890
2891         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
2892
2893         /* New address space, reset the preferred nid */
2894         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
2895                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
2896                 return;
2897         }
2898
2899         /*
2900          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
2901          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
2902          */
2903         if (mm) {
2904                 unsigned int delay;
2905
2906                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
2907                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
2908                 delay += 2 * TICK_NSEC;
2909                 p->node_stamp = delay;
2910         }
2911 }
2912
2913 /*
2914  * Drive the periodic memory faults..
2915  */
2916 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2917 {
2918         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2919         u64 period, now;
2920
2921         /*
2922          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2923          */
2924         if ((curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
2925                 return;
2926
2927         /*
2928          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2929          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2930          * task needs to have done some actual work before we bother with
2931          * NUMA placement.
2932          */
2933         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2934         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2935
2936         if (now > curr->node_stamp + period) {
2937                 if (!curr->node_stamp)
2938                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2939                 curr->node_stamp += period;
2940
2941                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
2942                         task_work_add(curr, work, TWA_RESUME);
2943         }
2944 }
2945
2946 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2947 {
2948         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2949         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2950
2951         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2952                 return;
2953
2954         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2955                 return;
2956
2957         if (src_nid == dst_nid)
2958                 return;
2959
2960         /*
2961          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2962          * has completed. This is most likely due to a new task that
2963          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2964          */
2965         if (p->numa_scan_seq) {
2966                 /*
2967                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2968                  * node or if the task was not previously running on
2969                  * the preferred node.
2970                  */
2971                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2972                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
2973                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
2974                         return;
2975         }
2976
2977         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2978 }
2979
2980 #else
2981 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2982 {
2983 }
2984
2985 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2986 {
2987 }
2988
2989 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2990 {
2991 }
2992
2993 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2994 {
2995 }
2996
2997 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2998
2999 static void
3000 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3001 {
3002         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3003 #ifdef CONFIG_SMP
3004         if (entity_is_task(se)) {
3005                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3006
3007                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
3008                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
3009         }
3010 #endif
3011         cfs_rq->nr_running++;
3012 }
3013
3014 static void
3015 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3016 {
3017         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3018 #ifdef CONFIG_SMP
3019         if (entity_is_task(se)) {
3020                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
3021                 list_del_init(&se->group_node);
3022         }
3023 #endif
3024         cfs_rq->nr_running--;
3025 }
3026
3027 /*
3028  * Signed add and clamp on underflow.
3029  *
3030  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3031  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3032  * values.
3033  */
3034 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3035         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3036         typeof(_val) val = (_val);                              \
3037         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3038                                                                 \
3039         res = var + val;                                        \
3040                                                                 \
3041         if (val < 0 && res > var)                               \
3042                 res = 0;                                        \
3043                                                                 \
3044         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3045 } while (0)
3046
3047 /*
3048  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3049  *
3050  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3051  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3052  * values.
3053  */
3054 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3055         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3056         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3057         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3058         res = var - val;                                        \
3059         if (res > var)                                          \
3060                 res = 0;                                        \
3061         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3062 } while (0)
3063
3064 /*
3065  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3066  *
3067  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3068  * and is thus optimized for local variable updates.
3069  */
3070 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3071         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3072         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3073 } while (0)
3074
3075 #ifdef CONFIG_SMP
3076 static inline void
3077 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3078 {
3079         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3080         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3081 }
3082
3083 static inline void
3084 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3085 {
3086         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3087         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
3088 }
3089 #else
3090 static inline void
3091 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3092 static inline void
3093 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3094 #endif
3095
3096 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3097                             unsigned long weight)
3098 {
3099         if (se->on_rq) {
3100                 /* commit outstanding execution time */
3101                 if (cfs_rq->curr == se)
3102                         update_curr(cfs_rq);
3103                 update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3104         }
3105         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3106
3107         update_load_set(&se->load, weight);
3108
3109 #ifdef CONFIG_SMP
3110         do {
3111                 u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3112
3113                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3114         } while (0);
3115 #endif
3116
3117         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3118         if (se->on_rq)
3119                 update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3120
3121 }
3122
3123 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
3124 {
3125         struct sched_entity *se = &p->se;
3126         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3127         struct load_weight *load = &se->load;
3128         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
3129
3130         reweight_entity(cfs_rq, se, weight);
3131         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
3132 }
3133
3134 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3135 #ifdef CONFIG_SMP
3136 /*
3137  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3138  * global sum we all love to hate.
3139  *
3140  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3141  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3142  *
3143  *                     tg->weight * grq->load.weight
3144  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3145  *                        \Sum grq->load.weight
3146  *
3147  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3148  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3149  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3150  *
3151  * So instead of the above, we substitute:
3152  *
3153  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3154  *
3155  * which yields the following:
3156  *
3157  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3158  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3159  *                              tg->load_avg
3160  *
3161  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3162  *
3163  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3164  *
3165  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3166  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3167  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3168  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3169  * yielding bad latency etc..
3170  *
3171  * Now, in that special case (1) reduces to:
3172  *
3173  *                     tg->weight * grq->load.weight
3174  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3175  *                          grp->load.weight
3176  *
3177  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3178  *
3179  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3180  * UP case, like:
3181  *
3182  *   ge->load.weight =
3183  *
3184  *              tg->weight * grq->load.weight
3185  *     ---------------------------------------------------         (5)
3186  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
3187  *
3188  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
3189  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
3190  *
3191  *
3192  *                     tg->weight * grq->load.weight
3193  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
3194  *                              tg_load_avg'
3195  *
3196  * Where:
3197  *
3198  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
3199  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
3200  *
3201  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3202  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3203  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3204  *
3205  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3206  *
3207  * hence icky!
3208  */
3209 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3210 {
3211         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3212         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3213
3214         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3215
3216         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3217
3218         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3219
3220         /* Ensure tg_weight >= load */
3221         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3222         tg_weight += load;
3223
3224         shares = (tg_shares * load);
3225         if (tg_weight)
3226                 shares /= tg_weight;
3227
3228         /*
3229          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3230          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3231          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3232          * the group on a CPU.
3233          *
3234          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3235          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3236          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3237          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3238          * instead of 0.
3239          */
3240         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3241 }
3242 #endif /* CONFIG_SMP */
3243
3244 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3245
3246 /*
3247  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3248  * runqueue.
3249  */
3250 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3251 {
3252         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3253         long shares;
3254
3255         if (!gcfs_rq)
3256                 return;
3257
3258         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3259                 return;
3260
3261 #ifndef CONFIG_SMP
3262         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3263
3264         if (likely(se->load.weight == shares))
3265                 return;
3266 #else
3267         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3268 #endif
3269
3270         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
3271 }
3272
3273 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3274 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3275 {
3276 }
3277 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3278
3279 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3280 {
3281         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3282
3283         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3284                 /*
3285                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3286                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3287                  * a real problem.
3288                  *
3289                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3290                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3291                  * number include things like RT tasks.
3292                  *
3293                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3294                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3295                  *
3296                  * See cpu_util().
3297                  */
3298                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3299         }
3300 }
3301
3302 #ifdef CONFIG_SMP
3303 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3304 /**
3305  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3306  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3307  *
3308  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3309  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3310  * considerations.
3311  *
3312  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3313  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3314  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3315  *
3316  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3317  */
3318 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3319 {
3320         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3321
3322         /*
3323          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3324          */
3325         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3326                 return;
3327
3328         if (abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3329                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3330                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3331         }
3332 }
3333
3334 /*
3335  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3336  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3337  * including the state of rq->lock, should be made.
3338  */
3339 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3340                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3341 {
3342         u64 p_last_update_time;
3343         u64 n_last_update_time;
3344
3345         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3346                 return;
3347
3348         /*
3349          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3350          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3351          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3352          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3353          * the wakee more load sounds not bad.
3354          */
3355         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3356                 return;
3357
3358 #ifndef CONFIG_64BIT
3359         {
3360                 u64 p_last_update_time_copy;
3361                 u64 n_last_update_time_copy;
3362
3363                 do {
3364                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3365                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3366
3367                         smp_rmb();
3368
3369                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3370                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3371
3372                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3373                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3374         }
3375 #else
3376         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3377         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3378 #endif
3379         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3380         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3381 }
3382
3383
3384 /*
3385  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3386  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3387  * that for each group:
3388  *
3389  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3390  *
3391  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3392  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3393  *
3394  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
3395  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
3396  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
3397  *
3398  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
3399  *
3400  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3401  *
3402  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3403  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3404  *
3405  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3406  *
3407  * And per (1) we have:
3408  *
3409  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3410  *
3411  * Which gives:
3412  *
3413  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3414  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3415  *                               grq->load.weight
3416  *
3417  * Except that is wrong!
3418  *
3419  * Because while for entities historical weight is not important and we
3420  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3421  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3422  *
3423  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3424  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3425  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3426  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3427  *
3428  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3429  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3430  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3431  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3432  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3433  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3434  *
3435  * So we'll have to approximate.. :/
3436  *
3437  * Given the constraint:
3438  *
3439  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3440  *
3441  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3442  * overlap.
3443  *
3444  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3445  *
3446  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3447  *
3448  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3449  *
3450  */
3451
3452 static inline void
3453 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3454 {
3455         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3456         u32 divider;
3457
3458         /* Nothing to update */
3459         if (!delta)
3460                 return;
3461
3462         /*
3463          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3464          * See ___update_load_avg() for details.
3465          */
3466         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3467
3468         /* Set new sched_entity's utilization */
3469         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3470         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3471
3472         /* Update parent cfs_rq utilization */
3473         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3474         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * divider;
3475 }
3476
3477 static inline void
3478 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3479 {
3480         long delta = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
3481         u32 divider;
3482
3483         /* Nothing to update */
3484         if (!delta)
3485                 return;
3486
3487         /*
3488          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3489          * See ___update_load_avg() for details.
3490          */
3491         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3492
3493         /* Set new sched_entity's runnable */
3494         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
3495         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3496
3497         /* Update parent cfs_rq runnable */
3498         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta);
3499         cfs_rq->avg.runnable_sum = cfs_rq->avg.runnable_avg * divider;
3500 }
3501
3502 static inline void
3503 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3504 {
3505         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3506         unsigned long load_avg;
3507         u64 load_sum = 0;
3508         s64 delta_sum;
3509         u32 divider;
3510
3511         if (!runnable_sum)
3512                 return;
3513
3514         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3515
3516         /*
3517          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3518          * See ___update_load_avg() for details.
3519          */
3520         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3521
3522         if (runnable_sum >= 0) {
3523                 /*
3524                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3525                  * the CPU is saturated running == runnable.
3526                  */
3527                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3528                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
3529         } else {
3530                 /*
3531                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3532                  * assuming all tasks are equally runnable.
3533                  */
3534                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3535                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3536                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3537                 }
3538
3539                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3540                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3541         }
3542
3543         /*
3544          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3545          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3546          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3547          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3548          */
3549         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3550         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3551
3552         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3553         load_avg = div_s64(load_sum, divider);
3554
3555         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3556         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3557
3558         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3559         se->avg.load_avg = load_avg;
3560         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3561         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3562 }
3563
3564 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3565 {
3566         cfs_rq->propagate = 1;
3567         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3568 }
3569
3570 /* Update task and its cfs_rq load average */
3571 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3572 {
3573         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3574
3575         if (entity_is_task(se))
3576                 return 0;
3577
3578         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3579         if (!gcfs_rq->propagate)
3580                 return 0;
3581
3582         gcfs_rq->propagate = 0;
3583
3584         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3585
3586         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3587
3588         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3589         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3590         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3591
3592         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3593         trace_pelt_se_tp(se);
3594
3595         return 1;
3596 }
3597
3598 /*
3599  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3600  * group_entity:
3601  */
3602 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3603 {
3604         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3605
3606         /*
3607          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3608          * decay it:
3609          */
3610         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3611                 return false;
3612
3613         /*
3614          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3615          * the utilization of the sched_entity:
3616          */
3617         if (gcfs_rq->propagate)
3618                 return false;
3619
3620         /*
3621          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3622          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3623          * waste of time to try to decay it:
3624          */
3625         return true;
3626 }
3627
3628 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3629
3630 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3631
3632 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3633 {
3634         return 0;
3635 }
3636
3637 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3638
3639 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3640
3641 /**
3642  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3643  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3644  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3645  *
3646  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3647  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3648  * post_init_entity_util_avg().
3649  *
3650  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3651  *
3652  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3653  *
3654  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3655  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3656  */
3657 static inline int
3658 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3659 {
3660         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
3661         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3662         int decayed = 0;
3663
3664         if (cfs_rq->removed.nr) {
3665                 unsigned long r;
3666                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3667
3668                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3669                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3670                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3671                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
3672                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3673                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3674
3675                 r = removed_load;
3676                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3677                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3678
3679                 r = removed_util;
3680                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3681                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3682
3683                 r = removed_runnable;
3684                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
3685                 sub_positive(&sa->runnable_sum, r * divider);
3686
3687                 /*
3688                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
3689                  * can use it to estimate removed_load_sum.
3690                  */
3691                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
3692                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
3693
3694                 decayed = 1;
3695         }
3696
3697         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3698
3699 #ifndef CONFIG_64BIT
3700         smp_wmb();
3701         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3702 #endif
3703
3704         return decayed;
3705 }
3706
3707 /**
3708  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3709  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3710  * @se: sched_entity to attach
3711  *
3712  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3713  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3714  */
3715 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3716 {
3717         /*
3718          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3719          * See ___update_load_avg() for details.
3720          */
3721         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3722
3723         /*
3724          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3725          * window because without that, really weird and wonderful things can
3726          * happen.
3727          *
3728          * XXX illustrate
3729          */
3730         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3731         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3732
3733         /*
3734          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3735          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3736          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3737          * _sum a little.
3738          */
3739         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3740
3741         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3742
3743         se->avg.load_sum = divider;
3744         if (se_weight(se)) {
3745                 se->avg.load_sum =
3746                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3747         }
3748
3749         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3750         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3751         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3752         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
3753         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
3754
3755         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3756
3757         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3758
3759         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3760 }
3761
3762 /**
3763  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3764  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3765  * @se: sched_entity to detach
3766  *
3767  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3768  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3769  */
3770 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3771 {
3772         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3773         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3774         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3775         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
3776         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, se->avg.runnable_sum);
3777
3778         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3779
3780         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3781
3782         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3783 }
3784
3785 /*
3786  * Optional action to be done while updating the load average
3787  */
3788 #define UPDATE_TG       0x1
3789 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3790 #define DO_ATTACH       0x4
3791
3792 /* Update task and its cfs_rq load average */
3793 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3794 {
3795         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
3796         int decayed;
3797
3798         /*
3799          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3800          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3801          */
3802         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3803                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
3804
3805         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3806         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3807
3808         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3809
3810                 /*
3811                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3812                  * !last_update_time means we've passed through
3813                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3814                  *
3815                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3816                  */
3817                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3818                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
3819
3820         } else if (decayed) {
3821                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3822
3823                 if (flags & UPDATE_TG)
3824                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
3825         }
3826 }
3827
3828 #ifndef CONFIG_64BIT
3829 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3830 {
3831         u64 last_update_time_copy;
3832         u64 last_update_time;
3833
3834         do {
3835                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3836                 smp_rmb();
3837                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3838         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3839
3840         return last_update_time;
3841 }
3842 #else
3843 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3844 {
3845         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3846 }
3847 #endif
3848
3849 /*
3850  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3851  * the previous rq.
3852  */
3853 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3854 {
3855         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3856         u64 last_update_time;
3857
3858         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3859         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
3860 }
3861
3862 /*
3863  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3864  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3865  */
3866 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3867 {
3868         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3869         unsigned long flags;
3870
3871         /*
3872          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3873          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3874          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3875          */
3876
3877         sync_entity_load_avg(se);
3878
3879         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3880         ++cfs_rq->removed.nr;
3881         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3882         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3883         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
3884         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3885 }
3886
3887 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3888 {
3889         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
3890 }
3891
3892 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3893 {
3894         return cfs_rq->avg.load_avg;
3895 }
3896
3897 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3898
3899 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3900 {
3901         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3902 }
3903
3904 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3905 {
3906         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3907
3908         return (max(ue.ewma, ue.enqueued) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3909 }
3910
3911 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3912 {
3913         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3914 }
3915
3916 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
3917 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3918 {
3919         return clamp(task_util_est(p),
3920                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN),
3921                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX));
3922 }
3923 #else
3924 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3925 {
3926         return task_util_est(p);
3927 }
3928 #endif
3929
3930 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3931                                     struct task_struct *p)
3932 {
3933         unsigned int enqueued;
3934
3935         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3936                 return;
3937
3938         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3939         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3940         enqueued += _task_util_est(p);
3941         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3942
3943         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
3944 }
3945
3946 /*
3947  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3948  * based on the observation that:
3949  *
3950  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3951  *
3952  * NOTE: this only works when value + maring < INT_MAX.
3953  */
3954 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3955 {
3956         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3957 }
3958
3959 static void
3960 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p, bool task_sleep)
3961 {
3962         long last_ewma_diff;
3963         struct util_est ue;
3964         int cpu;
3965
3966         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3967                 return;
3968
3969         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3970         ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3971         ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued, _task_util_est(p));
3972         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3973
3974         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
3975
3976         /*
3977          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3978          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3979          */
3980         if (!task_sleep)
3981                 return;
3982
3983         /*
3984          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
3985          * skip the util_est update.
3986          */
3987         ue = p->se.avg.util_est;
3988         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
3989                 return;
3990
3991         /*
3992          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
3993          * to smooth utilization decreases.
3994          */
3995         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3996         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
3997                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
3998                         ue.ewma = ue.enqueued;
3999                         goto done;
4000                 }
4001         }
4002
4003         /*
4004          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
4005          * already ~1% close to its last activation value.
4006          */
4007         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
4008         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
4009                 return;
4010
4011         /*
4012          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
4013          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
4014          */
4015         cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
4016         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu))
4017                 return;
4018
4019         /*
4020          * Update Task's estimated utilization
4021          *
4022          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4023          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
4024          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4025          * Weighted Moving Average (EWMA):
4026          *
4027          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4028          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4029          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4030          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4031          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4032          *
4033          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4034          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4035          */
4036         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4037         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4038         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4039 done:
4040         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4041
4042         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
4043 }
4044
4045 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p, long capacity)
4046 {
4047         return fits_capacity(uclamp_task_util(p), capacity);
4048 }
4049
4050 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
4051 {
4052         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
4053                 return;
4054
4055         if (!p) {
4056                 rq->misfit_task_load = 0;
4057                 return;
4058         }
4059
4060         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
4061                 rq->misfit_task_load = 0;
4062                 return;
4063         }
4064
4065         /*
4066          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
4067          * task_h_load() returns 0.
4068          */
4069         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
4070 }
4071
4072 #else /* CONFIG_SMP */
4073
4074 #define UPDATE_TG       0x0
4075 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4076 #define DO_ATTACH       0x0
4077
4078 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4079 {
4080         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4081 }
4082
4083 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4084
4085 static inline void
4086 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4087 static inline void
4088 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4089
4090 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4091 {
4092         return 0;
4093 }
4094
4095 static inline void
4096 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4097
4098 static inline void
4099 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4100                  bool task_sleep) {}
4101 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
4102
4103 #endif /* CONFIG_SMP */
4104
4105 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4106 {
4107 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4108         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4109
4110         if (d < 0)
4111                 d = -d;
4112
4113         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4114                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4115 #endif
4116 }
4117
4118 static void
4119 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4120 {
4121         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4122
4123         /*
4124          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4125          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4126          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4127          * stays open at the end.
4128          */
4129         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4130                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4131
4132         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4133         if (!initial) {
4134                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
4135
4136                 /*
4137                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4138                  * for a gentler effect of sleepers:
4139                  */
4140                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4141                         thresh >>= 1;
4142
4143                 vruntime -= thresh;
4144         }
4145
4146         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4147         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4148 }
4149
4150 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4151
4152 static inline void check_schedstat_required(void)
4153 {
4154 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4155         if (schedstat_enabled())
4156                 return;
4157
4158         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
4159         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
4160                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
4161                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
4162                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
4163                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
4164                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
4165                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
4166                              "kernel parameter schedstats=enable or "
4167                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
4168         }
4169 #endif
4170 }
4171
4172 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
4173
4174 /*
4175  * MIGRATION
4176  *
4177  *      dequeue
4178  *        update_curr()
4179  *          update_min_vruntime()
4180  *        vruntime -= min_vruntime
4181  *
4182  *      enqueue
4183  *        update_curr()
4184  *          update_min_vruntime()
4185  *        vruntime += min_vruntime
4186  *
4187  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4188  * min_vruntime are up-to-date.
4189  *
4190  * WAKEUP (remote)
4191  *
4192  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4193  *        vruntime -= min_vruntime
4194  *
4195  *      enqueue
4196  *        update_curr()
4197  *          update_min_vruntime()
4198  *        vruntime += min_vruntime
4199  *
4200  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4201  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4202  */
4203
4204 static void
4205 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4206 {
4207         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4208         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4209
4210         /*
4211          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4212          * update_curr().
4213          */
4214         if (renorm && curr)
4215                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4216
4217         update_curr(cfs_rq);
4218
4219         /*
4220          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4221          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4222          * placed in the past could significantly boost this task to the
4223          * fairness detriment of existing tasks.
4224          */
4225         if (renorm && !curr)
4226                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4227
4228         /*
4229          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4230          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4231          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4232          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4233          *     its group cfs_rq
4234          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4235          */
4236         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4237         se_update_runnable(se);
4238         update_cfs_group(se);
4239         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4240
4241         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4242                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4243
4244         check_schedstat_required();
4245         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
4246         check_spread(cfs_rq, se);
4247         if (!curr)
4248                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4249         se->on_rq = 1;
4250
4251         /*
4252          * When bandwidth control is enabled, cfs might have been removed
4253          * because of a parent been throttled but cfs->nr_running > 1. Try to
4254          * add it unconditionnally.
4255          */
4256         if (cfs_rq->nr_running == 1 || cfs_bandwidth_used())
4257                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4258
4259         if (cfs_rq->nr_running == 1)
4260                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4261 }
4262
4263 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4264 {
4265         for_each_sched_entity(se) {
4266                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4267                 if (cfs_rq->last != se)
4268                         break;
4269
4270                 cfs_rq->last = NULL;
4271         }
4272 }
4273
4274 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4275 {
4276         for_each_sched_entity(se) {
4277                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4278                 if (cfs_rq->next != se)
4279                         break;
4280
4281                 cfs_rq->next = NULL;
4282         }
4283 }
4284
4285 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4286 {
4287         for_each_sched_entity(se) {
4288                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4289                 if (cfs_rq->skip != se)
4290                         break;
4291
4292                 cfs_rq->skip = NULL;
4293         }
4294 }
4295
4296 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4297 {
4298         if (cfs_rq->last == se)
4299                 __clear_buddies_last(se);
4300
4301         if (cfs_rq->next == se)
4302                 __clear_buddies_next(se);
4303
4304         if (cfs_rq->skip == se)
4305                 __clear_buddies_skip(se);
4306 }
4307
4308 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4309
4310 static void
4311 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4312 {
4313         /*
4314          * Update run-time statistics of the 'current'.
4315          */
4316         update_curr(cfs_rq);
4317
4318         /*
4319          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4320          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4321          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4322          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4323          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4324          *     of its group cfs_rq.
4325          */
4326         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4327         se_update_runnable(se);
4328
4329         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4330
4331         clear_buddies(cfs_rq, se);
4332
4333         if (se != cfs_rq->curr)
4334                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4335         se->on_rq = 0;
4336         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4337
4338         /*
4339          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4340          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4341          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4342          * can move min_vruntime forward still more.
4343          */
4344         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4345                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4346
4347         /* return excess runtime on last dequeue */
4348         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4349
4350         update_cfs_group(se);
4351
4352         /*
4353          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4354          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4355          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4356          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4357          */
4358         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4359                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4360 }
4361
4362 /*
4363  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4364  */
4365 static void
4366 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4367 {
4368         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4369         struct sched_entity *se;
4370         s64 delta;
4371
4372         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4373         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4374         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4375                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4376                 /*
4377                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4378                  * re-elected due to buddy favours.
4379                  */
4380                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4381                 return;
4382         }
4383
4384         /*
4385          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4386          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4387          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4388          */
4389         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4390                 return;
4391
4392         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4393         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4394
4395         if (delta < 0)
4396                 return;
4397
4398         if (delta > ideal_runtime)
4399                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4400 }
4401
4402 static void
4403 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4404 {
4405         /* 'current' is not kept within the tree. */
4406         if (se->on_rq) {
4407                 /*
4408                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4409                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4410                  * runqueue.
4411                  */
4412                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4413                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4414                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4415         }
4416
4417         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4418         cfs_rq->curr = se;
4419
4420         /*
4421          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4422          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4423          * when there are only lesser-weight tasks around):
4424          */
4425         if (schedstat_enabled() &&
4426             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4427                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4428                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4429                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4430         }
4431
4432         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4433 }
4434
4435 static int
4436 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4437
4438 /*
4439  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4440  * 1) keep things fair between processes/task groups
4441  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4442  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4443  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4444  */
4445 static struct sched_entity *
4446 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4447 {
4448         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4449         struct sched_entity *se;
4450
4451         /*
4452          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4453          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4454          */
4455         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4456                 left = curr;
4457
4458         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4459
4460         /*
4461          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4462          * be done without getting too unfair.
4463          */
4464         if (cfs_rq->skip == se) {
4465                 struct sched_entity *second;
4466
4467                 if (se == curr) {
4468                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4469                 } else {
4470                         second = __pick_next_entity(se);
4471                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4472                                 second = curr;
4473                 }
4474
4475                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4476                         se = second;
4477         }
4478
4479         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1) {
4480                 /*
4481                  * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4482                  */
4483                 se = cfs_rq->next;
4484         } else if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1) {
4485                 /*
4486                  * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4487                  */
4488                 se = cfs_rq->last;
4489         }
4490
4491         clear_buddies(cfs_rq, se);
4492
4493         return se;
4494 }
4495
4496 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4497
4498 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4499 {
4500         /*
4501          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4502          * was not called and update_curr() has to be done:
4503          */
4504         if (prev->on_rq)
4505                 update_curr(cfs_rq);
4506
4507         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4508         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4509
4510         check_spread(cfs_rq, prev);
4511
4512         if (prev->on_rq) {
4513                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4514                 /* Put 'current' back into the tree. */
4515                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4516                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4517                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4518         }
4519         cfs_rq->curr = NULL;
4520 }
4521
4522 static void
4523 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4524 {
4525         /*
4526          * Update run-time statistics of the 'current'.
4527          */
4528         update_curr(cfs_rq);
4529
4530         /*
4531          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4532          */
4533         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4534         update_cfs_group(curr);
4535
4536 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4537         /*
4538          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4539          * validating it and just reschedule.
4540          */
4541         if (queued) {
4542                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4543                 return;
4544         }
4545         /*
4546          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4547          */
4548         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4549                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4550                 return;
4551 #endif
4552
4553         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4554                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4555 }
4556
4557
4558 /**************************************************
4559  * CFS bandwidth control machinery
4560  */
4561
4562 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4563
4564 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4565 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4566
4567 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4568 {
4569         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4570 }
4571
4572 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4573 {
4574         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4575 }
4576
4577 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4578 {
4579         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4580 }
4581 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4582 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4583 {
4584         return true;
4585 }
4586
4587 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4588 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4589 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4590
4591 /*
4592  * default period for cfs group bandwidth.
4593  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4594  */
4595 static inline u64 default_cfs_period(void)
4596 {
4597         return 100000000ULL;
4598 }
4599
4600 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4601 {
4602         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4603 }
4604
4605 /*
4606  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
4607  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
4608  * around rq->lock.
4609  *
4610  * requires cfs_b->lock
4611  */
4612 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4613 {
4614         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF)
4615                 cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4616 }
4617
4618 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4619 {
4620         return &tg->cfs_bandwidth;
4621 }
4622
4623 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4624 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4625                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
4626 {
4627         u64 min_amount, amount = 0;
4628
4629         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4630
4631         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4632         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
4633
4634         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4635                 amount = min_amount;
4636         else {
4637                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4638
4639                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4640                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4641                         cfs_b->runtime -= amount;
4642                         cfs_b->idle = 0;
4643                 }
4644         }
4645
4646         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4647
4648         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4649 }
4650
4651 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4652 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4653 {
4654         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4655         int ret;
4656
4657         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4658         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
4659         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4660
4661         return ret;
4662 }
4663
4664 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4665 {
4666         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4667         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4668
4669         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4670                 return;
4671
4672         if (cfs_rq->throttled)
4673                 return;
4674         /*
4675          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4676          * hierarchy can be throttled
4677          */
4678         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4679                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4680 }
4681
4682 static __always_inline
4683 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4684 {
4685         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4686                 return;
4687
4688         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4689 }
4690
4691 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4692 {
4693         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4694 }
4695
4696 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4697 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4698 {
4699         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4700 }
4701
4702 /*
4703  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4704  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4705  * load-balance operations.
4706  */
4707 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4708                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4709 {
4710         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4711
4712         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4713         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4714
4715         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4716                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4717 }
4718
4719 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4720 {
4721         struct rq *rq = data;
4722         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4723
4724         cfs_rq->throttle_count--;
4725         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4726                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4727                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4728
4729                 /* Add cfs_rq with already running entity in the list */
4730                 if (cfs_rq->nr_running >= 1)
4731                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4732         }
4733
4734         return 0;
4735 }
4736
4737 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4738 {
4739         struct rq *rq = data;
4740         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4741
4742         /* group is entering throttled state, stop time */
4743         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4744                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4745                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4746         }
4747         cfs_rq->throttle_count++;
4748
4749         return 0;
4750 }
4751
4752 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4753 {
4754         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4755         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4756         struct sched_entity *se;
4757         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
4758
4759         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4760         /* This will start the period timer if necessary */
4761         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
4762                 /*
4763                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
4764                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
4765                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
4766                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
4767                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
4768                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
4769                  */
4770                 dequeue = 0;
4771         } else {
4772                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
4773                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4774         }
4775         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4776
4777         if (!dequeue)
4778                 return false;  /* Throttle no longer required. */
4779
4780         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4781
4782         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4783         rcu_read_lock();
4784         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4785         rcu_read_unlock();
4786
4787         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4788         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4789         for_each_sched_entity(se) {
4790                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4791                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4792                 if (!se->on_rq)
4793                         goto done;
4794
4795                 dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4796
4797                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4798                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4799
4800                 if (qcfs_rq->load.weight) {
4801                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4802                         se = parent_entity(se);
4803                         break;
4804                 }
4805         }
4806
4807         for_each_sched_entity(se) {
4808                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4809                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4810                 if (!se->on_rq)
4811                         goto done;
4812
4813                 update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
4814                 se_update_runnable(se);
4815
4816                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4817                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4818         }
4819
4820         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
4821         sub_nr_running(rq, task_delta);
4822
4823 done:
4824         /*
4825          * Note: distribution will already see us throttled via the
4826          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
4827          */
4828         cfs_rq->throttled = 1;
4829         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4830         return true;
4831 }
4832
4833 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4834 {
4835         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4836         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4837         struct sched_entity *se;
4838         long task_delta, idle_task_delta;
4839
4840         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4841
4842         cfs_rq->throttled = 0;
4843
4844         update_rq_clock(rq);
4845
4846         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4847         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4848         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4849         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4850
4851         /* update hierarchical throttle state */
4852         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4853
4854         if (!cfs_rq->load.weight)
4855                 return;
4856
4857         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4858         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4859         for_each_sched_entity(se) {
4860                 if (se->on_rq)
4861                         break;
4862                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4863                 enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4864
4865                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4866                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4867
4868                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4869                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4870                         goto unthrottle_throttle;
4871         }
4872
4873         for_each_sched_entity(se) {
4874                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4875
4876                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4877                 se_update_runnable(se);
4878
4879                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4880                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4881
4882
4883                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4884                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4885                         goto unthrottle_throttle;
4886
4887                 /*
4888                  * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
4889                  * list. Add it back to not break the leaf list.
4890                  */
4891                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
4892                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4893         }
4894
4895         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
4896         add_nr_running(rq, task_delta);
4897
4898 unthrottle_throttle:
4899         /*
4900          * The cfs_rq_throttled() breaks in the above iteration can result in
4901          * incomplete leaf list maintenance, resulting in triggering the
4902          * assertion below.
4903          */
4904         for_each_sched_entity(se) {
4905                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4906
4907                 if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
4908                         break;
4909         }
4910
4911         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
4912
4913         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4914         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4915                 resched_curr(rq);
4916 }
4917
4918 static void distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4919 {
4920         struct cfs_rq *cfs_rq;
4921         u64 runtime, remaining = 1;
4922
4923         rcu_read_lock();
4924         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4925                                 throttled_list) {
4926                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4927                 struct rq_flags rf;
4928
4929                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
4930                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4931                         goto next;
4932
4933                 /* By the above check, this should never be true */
4934                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
4935
4936                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4937                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4938                 if (runtime > cfs_b->runtime)
4939                         runtime = cfs_b->runtime;
4940                 cfs_b->runtime -= runtime;
4941                 remaining = cfs_b->runtime;
4942                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4943
4944                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4945
4946                 /* we check whether we're throttled above */
4947                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4948                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4949
4950 next:
4951                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
4952
4953                 if (!remaining)
4954                         break;
4955         }
4956         rcu_read_unlock();
4957 }
4958
4959 /*
4960  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4961  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4962  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4963  * used to track this state.
4964  */
4965 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
4966 {
4967         int throttled;
4968
4969         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4970         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4971                 goto out_deactivate;
4972
4973         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4974         cfs_b->nr_periods += overrun;
4975
4976         /*
4977          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4978          * we're going inactive then everything else can be deferred
4979          */
4980         if (cfs_b->idle && !throttled)
4981                 goto out_deactivate;
4982
4983         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4984
4985         if (!throttled) {
4986                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4987                 cfs_b->idle = 1;
4988                 return 0;
4989         }
4990
4991         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4992         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4993
4994         /*
4995          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
4996          */
4997         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4998                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4999                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
5000                 distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5001                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5002
5003                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5004         }
5005
5006         /*
5007          * While we are ensured activity in the period following an
5008          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
5009          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
5010          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
5011          */
5012         cfs_b->idle = 0;
5013
5014         return 0;
5015
5016 out_deactivate:
5017         return 1;
5018 }
5019
5020 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
5021 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
5022 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
5023 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
5024 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
5025 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
5026
5027 /*
5028  * Are we near the end of the current quota period?
5029  *
5030  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
5031  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
5032  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
5033  */
5034 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
5035 {
5036         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
5037         u64 remaining;
5038
5039         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
5040         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
5041                 return 1;
5042
5043         /* is a quota refresh about to occur? */
5044         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
5045         if (remaining < min_expire)
5046                 return 1;
5047
5048         return 0;
5049 }
5050
5051 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5052 {
5053         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
5054
5055         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
5056         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
5057                 return;
5058
5059         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
5060         if (cfs_b->slack_started)
5061                 return;
5062         cfs_b->slack_started = true;
5063
5064         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
5065                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
5066                         HRTIMER_MODE_REL);
5067 }
5068
5069 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
5070 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5071 {
5072         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5073         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
5074
5075         if (slack_runtime <= 0)
5076                 return;
5077
5078         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5079         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
5080                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5081
5082                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5083                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5084                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5085                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5086         }
5087         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5088
5089         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5090         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5091 }
5092
5093 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5094 {
5095         if (!cfs_bandwidth_used())
5096                 return;
5097
5098         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5099                 return;
5100
5101         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5102 }
5103
5104 /*
5105  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5106  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5107  */
5108 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5109 {
5110         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5111         unsigned long flags;
5112
5113         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5114         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5115         cfs_b->slack_started = false;
5116
5117         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5118                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5119                 return;
5120         }
5121
5122         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5123                 runtime = cfs_b->runtime;
5124
5125         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5126
5127         if (!runtime)
5128                 return;
5129
5130         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5131 }
5132
5133 /*
5134  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5135  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5136  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
5137  */
5138 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5139 {
5140         if (!cfs_bandwidth_used())
5141                 return;
5142
5143         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5144         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5145                 return;
5146
5147         /* ensure the group is not already throttled */
5148         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5149                 return;
5150
5151         /* update runtime allocation */
5152         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5153         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5154                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5155 }
5156
5157 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5158 {
5159         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5160
5161         if (!cfs_bandwidth_used())
5162                 return;
5163
5164         if (!tg->parent)
5165                 return;
5166
5167         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5168         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5169
5170         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5171         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
5172 }
5173
5174 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5175 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5176 {
5177         if (!cfs_bandwidth_used())
5178                 return false;
5179
5180         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5181                 return false;
5182
5183         /*
5184          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5185          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5186          */
5187         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5188                 return true;
5189
5190         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5191 }
5192
5193 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5194 {
5195         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5196                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5197
5198         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5199
5200         return HRTIMER_NORESTART;
5201 }
5202
5203 extern const u64 max_cfs_quota_period;
5204
5205 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5206 {
5207         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5208                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5209         unsigned long flags;
5210         int overrun;
5211         int idle = 0;
5212         int count = 0;
5213
5214         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5215         for (;;) {
5216                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5217                 if (!overrun)
5218                         break;
5219
5220                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
5221
5222                 if (++count > 3) {
5223                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
5224
5225                         /*
5226                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
5227                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
5228                          * to fail.
5229                          */
5230                         new = old * 2;
5231                         if (new < max_cfs_quota_period) {
5232                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
5233                                 cfs_b->quota *= 2;
5234
5235                                 pr_warn_ratelimited(
5236         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5237                                         smp_processor_id(),
5238                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
5239                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5240                         } else {
5241                                 pr_warn_ratelimited(
5242         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5243                                         smp_processor_id(),
5244                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
5245                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5246                         }
5247
5248                         /* reset count so we don't come right back in here */
5249                         count = 0;
5250                 }
5251         }
5252         if (idle)
5253                 cfs_b->period_active = 0;
5254         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5255
5256         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5257 }
5258
5259 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5260 {
5261         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5262         cfs_b->runtime = 0;
5263         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5264         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5265
5266         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5267         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5268         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5269         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5270         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5271         cfs_b->slack_started = false;
5272 }
5273
5274 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5275 {
5276         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5277         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5278 }
5279
5280 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5281 {
5282         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5283
5284         if (cfs_b->period_active)
5285                 return;
5286
5287         cfs_b->period_active = 1;
5288         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5289         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5290 }
5291
5292 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5293 {
5294         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5295         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5296                 return;
5297
5298         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5299         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5300 }
5301
5302 /*
5303  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5304  *
5305  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5306  * bits doesn't do much.
5307  */
5308
5309 /* cpu online calback */
5310 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5311 {
5312         struct task_group *tg;
5313
5314         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5315
5316         rcu_read_lock();
5317         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5318                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5319                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5320
5321                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5322                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5323                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5324         }
5325         rcu_read_unlock();
5326 }
5327
5328 /* cpu offline callback */
5329 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5330 {
5331         struct task_group *tg;
5332
5333         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5334
5335         rcu_read_lock();
5336         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5337                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5338
5339                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5340                         continue;
5341
5342                 /*
5343                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5344                  * there's some valid quota amount
5345                  */
5346                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5347                 /*
5348                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5349                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5350                  */
5351                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5352
5353                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5354                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5355         }
5356         rcu_read_unlock();
5357 }
5358
5359 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5360
5361 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5362 {
5363         return false;
5364 }
5365
5366 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5367 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5368 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5369 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5370 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5371
5372 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5373 {
5374         return 0;
5375 }
5376
5377 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5378 {
5379         return 0;
5380 }
5381
5382 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5383                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5384 {
5385         return 0;
5386 }
5387
5388 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5389
5390 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5391 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5392 #endif
5393
5394 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5395 {
5396         return NULL;
5397 }
5398 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5399 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5400 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5401
5402 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5403
5404 /**************************************************
5405  * CFS operations on tasks:
5406  */
5407
5408 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5409 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5410 {
5411         struct sched_entity *se = &p->se;
5412         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5413
5414         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5415
5416         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5417                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5418                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5419                 s64 delta = slice - ran;
5420
5421                 if (delta < 0) {
5422                         if (rq->curr == p)
5423                                 resched_curr(rq);
5424                         return;
5425                 }
5426                 hrtick_start(rq, delta);
5427         }
5428 }
5429
5430 /*
5431  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5432  * current task is from our class and nr_running is low enough
5433  * to matter.
5434  */
5435 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5436 {
5437         struct task_struct *curr = rq->curr;
5438
5439         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5440                 return;
5441
5442         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5443                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5444 }
5445 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5446 static inline void
5447 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5448 {
5449 }
5450
5451 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5452 {
5453 }
5454 #endif
5455
5456 #ifdef CONFIG_SMP
5457 static inline unsigned long cpu_util(int cpu);
5458
5459 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5460 {
5461         return !fits_capacity(cpu_util(cpu), capacity_of(cpu));
5462 }
5463
5464 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5465 {
5466         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
5467                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5468                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
5469         }
5470 }
5471 #else
5472 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5473 #endif
5474
5475 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
5476 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
5477 {
5478         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
5479                         rq->nr_running);
5480 }
5481
5482 #ifdef CONFIG_SMP
5483 static int sched_idle_cpu(int cpu)
5484 {
5485         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
5486 }
5487 #endif
5488
5489 /*
5490  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5491  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5492  * then put the task into the rbtree:
5493  */
5494 static void
5495 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5496 {
5497         struct cfs_rq *cfs_rq;
5498         struct sched_entity *se = &p->se;
5499         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5500         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
5501
5502         /*
5503          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5504          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5505          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5506          * estimated utilization, before we update schedutil.
5507          */
5508         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5509
5510         /*
5511          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5512          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5513          * passed.
5514          */
5515         if (p->in_iowait)
5516                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5517
5518         for_each_sched_entity(se) {
5519                 if (se->on_rq)
5520                         break;
5521                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5522                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5523
5524                 cfs_rq->h_nr_running++;
5525                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5526
5527                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5528                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5529                         goto enqueue_throttle;
5530
5531                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5532         }
5533
5534         for_each_sched_entity(se) {
5535                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5536
5537                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5538                 se_update_runnable(se);
5539                 update_cfs_group(se);
5540
5541                 cfs_rq->h_nr_running++;
5542                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5543
5544                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5545                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5546                         goto enqueue_throttle;
5547
5548                /*
5549                 * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
5550                 * list. Add it back to not break the leaf list.
5551                 */
5552                if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5553                        list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5554         }
5555
5556         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5557         add_nr_running(rq, 1);
5558
5559         /*
5560          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5561          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5562          * ability to cross the overutilized threshold, which will
5563          * result in the load balancer ruining all the task placement
5564          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5565          * for the first enqueue operation of new tasks during the
5566          * overutilized flag detection.
5567          *
5568          * A better way of solving this problem would be to wait for
5569          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5570          * into account, but that is not straightforward to implement,
5571          * and the following generally works well enough in practice.
5572          */
5573         if (!task_new)
5574                 update_overutilized_status(rq);
5575
5576 enqueue_throttle:
5577         if (cfs_bandwidth_used()) {
5578                 /*
5579                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5580                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5581                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5582                  * below.
5583                  */
5584                 for_each_sched_entity(se) {
5585                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5586
5587                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5588                                 break;
5589                 }
5590         }
5591
5592         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5593
5594         hrtick_update(rq);
5595 }
5596
5597 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5598
5599 /*
5600  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5601  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5602  * update the fair scheduling stats:
5603  */
5604 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5605 {
5606         struct cfs_rq *cfs_rq;
5607         struct sched_entity *se = &p->se;
5608         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5609         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5610         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
5611
5612         for_each_sched_entity(se) {
5613                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5614                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5615
5616                 cfs_rq->h_nr_running--;
5617                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5618
5619                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5620                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5621                         goto dequeue_throttle;
5622
5623                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5624                 if (cfs_rq->load.weight) {
5625                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5626                         se = parent_entity(se);
5627                         /*
5628                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5629                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5630                          */
5631                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5632                                 set_next_buddy(se);
5633                         break;
5634                 }
5635                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5636         }
5637
5638         for_each_sched_entity(se) {
5639                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5640
5641                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5642                 se_update_runnable(se);
5643                 update_cfs_group(se);
5644
5645                 cfs_rq->h_nr_running--;
5646                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5647
5648                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5649                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5650                         goto dequeue_throttle;
5651
5652         }
5653
5654         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5655         sub_nr_running(rq, 1);
5656
5657         /* balance early to pull high priority tasks */
5658         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
5659                 rq->next_balance = jiffies;
5660
5661 dequeue_throttle:
5662         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5663         hrtick_update(rq);
5664 }
5665
5666 #ifdef CONFIG_SMP
5667
5668 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5669 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5670 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5671
5672 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5673
5674 static struct {
5675         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5676         atomic_t nr_cpus;
5677         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5678         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5679         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5680 } nohz ____cacheline_aligned;
5681
5682 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5683
5684 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
5685 {
5686         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
5687 }
5688
5689 /*
5690  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
5691  * @cpu: the CPU which load is requested
5692  * @p: the task which load should be discounted
5693  *
5694  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
5695  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
5696  * CPU.
5697  *
5698  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
5699  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
5700  * load.
5701  */
5702 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5703 {
5704         struct cfs_rq *cfs_rq;
5705         unsigned int load;
5706
5707         /* Task has no contribution or is new */
5708         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5709                 return cpu_load(rq);
5710
5711         cfs_rq = &rq->cfs;
5712         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
5713
5714         /* Discount task's util from CPU's util */
5715         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
5716
5717         return load;
5718 }
5719
5720 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
5721 {
5722         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
5723 }
5724
5725 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5726 {
5727         struct cfs_rq *cfs_rq;
5728         unsigned int runnable;
5729
5730         /* Task has no contribution or is new */
5731         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5732                 return cpu_runnable(rq);
5733
5734         cfs_rq = &rq->cfs;
5735         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
5736
5737         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
5738         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
5739
5740         return runnable;
5741 }
5742
5743 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5744 {
5745         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5746 }
5747
5748 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5749 {
5750         /*
5751          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5752          * jiffy will not have built up many flips.
5753          */
5754         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5755                 current->wakee_flips >>= 1;
5756                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5757         }
5758
5759         if (current->last_wakee != p) {
5760                 current->last_wakee = p;
5761                 current->wakee_flips++;
5762         }
5763 }
5764
5765 /*
5766  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5767  *
5768  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5769  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5770  *
5771  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5772  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5773  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5774  *
5775  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5776  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5777  *
5778  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5779  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5780  * socket size.
5781  */
5782 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5783 {
5784         unsigned int master = current->wakee_flips;
5785         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5786         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
5787
5788         if (master < slave)
5789                 swap(master, slave);
5790         if (slave < factor || master < slave * factor)
5791                 return 0;
5792         return 1;
5793 }
5794
5795 /*
5796  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5797  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5798  * CPU.
5799  *
5800  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5801  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5802  *
5803  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5804  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5805  *                        for the overloaded case.
5806  */
5807 static int
5808 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5809 {
5810         /*
5811          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5812          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5813          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5814          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5815          *
5816          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5817          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5818          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5819          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5820          * on one CPU.
5821          */
5822         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5823                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5824
5825         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5826                 return this_cpu;
5827
5828         if (available_idle_cpu(prev_cpu))
5829                 return prev_cpu;
5830
5831         return nr_cpumask_bits;
5832 }
5833
5834 static int
5835 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5836                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5837 {
5838         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5839         unsigned long task_load;
5840
5841         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
5842
5843         if (sync) {
5844                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5845
5846                 if (current_load > this_eff_load)
5847                         return this_cpu;
5848
5849                 this_eff_load -= current_load;
5850         }
5851
5852         task_load = task_h_load(p);
5853
5854         this_eff_load += task_load;
5855         if (sched_feat(WA_BIAS))
5856                 this_eff_load *= 100;
5857         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5858
5859         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
5860         prev_eff_load -= task_load;
5861         if (sched_feat(WA_BIAS))
5862                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5863         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5864
5865         /*
5866          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5867          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5868          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5869          * idle.
5870          */
5871         if (sync)
5872                 prev_eff_load += 1;
5873
5874         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5875 }
5876
5877 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5878                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5879 {
5880         int target = nr_cpumask_bits;
5881
5882         if (sched_feat(WA_IDLE))
5883                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5884
5885         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5886                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5887
5888         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5889         if (target == nr_cpumask_bits)
5890                 return prev_cpu;
5891
5892         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5893         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5894         return target;
5895 }
5896
5897 static struct sched_group *
5898 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
5899
5900 /*
5901  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
5902  */
5903 static int
5904 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5905 {
5906         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5907         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5908         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5909         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5910         int shallowest_idle_cpu = -1;
5911         int i;
5912
5913         /* Check if we have any choice: */
5914         if (group->group_weight == 1)
5915                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5916
5917         /* Traverse only the allowed CPUs */
5918         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
5919                 if (sched_idle_cpu(i))
5920                         return i;
5921
5922                 if (available_idle_cpu(i)) {
5923                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5924                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5925                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5926                                 /*
5927                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5928                                  * has the smallest exit latency irrespective
5929                                  * of any idle timestamp.
5930                                  */
5931                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5932                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5933                                 shallowest_idle_cpu = i;
5934                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5935                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5936                                 /*
5937                                  * If equal or no active idle state, then
5938                                  * the most recently idled CPU might have
5939                                  * a warmer cache.
5940                                  */
5941                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5942                                 shallowest_idle_cpu = i;
5943                         }
5944                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5945                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
5946                         if (load < min_load) {
5947                                 min_load = load;
5948                                 least_loaded_cpu = i;
5949                         }
5950                 }
5951         }
5952
5953         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5954 }
5955
5956 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5957                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
5958 {
5959         int new_cpu = cpu;
5960
5961         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
5962                 return prev_cpu;
5963
5964         /*
5965          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
5966          * prev_cpu's last_update_time.
5967          */
5968         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
5969                 sync_entity_load_avg(&p->se);
5970
5971         while (sd) {
5972                 struct sched_group *group;
5973                 struct sched_domain *tmp;
5974                 int weight;
5975
5976                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5977                         sd = sd->child;
5978                         continue;
5979                 }
5980
5981                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
5982                 if (!group) {
5983                         sd = sd->child;
5984                         continue;
5985                 }
5986
5987                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
5988                 if (new_cpu == cpu) {
5989                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
5990                         sd = sd->child;
5991                         continue;
5992                 }
5993
5994                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
5995                 cpu = new_cpu;
5996                 weight = sd->span_weight;
5997                 sd = NULL;
5998                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5999                         if (weight <= tmp->span_weight)
6000                                 break;
6001                         if (tmp->flags & sd_flag)
6002                                 sd = tmp;
6003                 }
6004         }
6005
6006         return new_cpu;
6007 }
6008
6009 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6010 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
6011 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
6012
6013 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6014 {
6015         struct sched_domain_shared *sds;
6016
6017         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6018         if (sds)
6019                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6020 }
6021
6022 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6023 {
6024         struct sched_domain_shared *sds;
6025
6026         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6027         if (sds)
6028                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6029
6030         return def;
6031 }
6032
6033 /*
6034  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6035  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6036  *
6037  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6038  * state should be fairly cheap.
6039  */
6040 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6041 {
6042         int core = cpu_of(rq);
6043         int cpu;
6044
6045         rcu_read_lock();
6046         if (test_idle_cores(core, true))
6047                 goto unlock;
6048
6049         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6050                 if (cpu == core)
6051                         continue;
6052
6053                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6054                         goto unlock;
6055         }
6056
6057         set_idle_cores(core, 1);
6058 unlock:
6059         rcu_read_unlock();
6060 }
6061
6062 /*
6063  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6064  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6065  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6066  */
6067 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6068 {
6069         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6070         int core, cpu;
6071
6072         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6073                 return -1;
6074
6075         if (!test_idle_cores(target, false))
6076                 return -1;
6077
6078         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6079
6080         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
6081                 bool idle = true;
6082
6083                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6084                         if (!available_idle_cpu(cpu)) {
6085                                 idle = false;
6086                                 break;
6087                         }
6088                 }
6089
6090                 if (idle)
6091                         return core;
6092
6093                 cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
6094         }
6095
6096         /*
6097          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
6098          */
6099         set_idle_cores(target, 0);
6100
6101         return -1;
6102 }
6103
6104 /*
6105  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6106  */
6107 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6108 {
6109         int cpu;
6110
6111         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6112                 return -1;
6113
6114         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6115                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr) ||
6116                     !cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
6117                         continue;
6118                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6119                         return cpu;
6120         }
6121
6122         return -1;
6123 }
6124
6125 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6126
6127 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6128 {
6129         return -1;
6130 }
6131
6132 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6133 {
6134         return -1;
6135 }
6136
6137 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6138
6139 /*
6140  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6141  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6142  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6143  */
6144 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6145 {
6146         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6147         struct sched_domain *this_sd;
6148         u64 avg_cost, avg_idle;
6149         u64 time;
6150         int this = smp_processor_id();
6151         int cpu, nr = INT_MAX;
6152
6153         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6154         if (!this_sd)
6155                 return -1;
6156
6157         /*
6158          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
6159          * particularly is sensitive here.
6160          */
6161         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
6162         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6163
6164         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
6165                 return -1;
6166
6167         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
6168                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6169                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6170                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6171                 else
6172                         nr = 4;
6173         }
6174
6175         time = cpu_clock(this);
6176
6177         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6178
6179         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6180                 if (!--nr)
6181                         return -1;
6182                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6183                         break;
6184         }
6185
6186         time = cpu_clock(this) - time;
6187         update_avg(&this_sd->avg_scan_cost, time);
6188
6189         return cpu;
6190 }
6191
6192 /*
6193  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
6194  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
6195  * maximize capacity.
6196  */
6197 static int
6198 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6199 {
6200         unsigned long task_util, best_cap = 0;
6201         int cpu, best_cpu = -1;
6202         struct cpumask *cpus;
6203
6204         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6205         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6206
6207         task_util = uclamp_task_util(p);
6208
6209         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6210                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
6211
6212                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
6213                         continue;
6214                 if (fits_capacity(task_util, cpu_cap))
6215                         return cpu;
6216
6217                 if (cpu_cap > best_cap) {
6218                         best_cap = cpu_cap;
6219                         best_cpu = cpu;
6220                 }
6221         }
6222
6223         return best_cpu;
6224 }
6225
6226 static inline bool asym_fits_capacity(int task_util, int cpu)
6227 {
6228         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
6229                 return fits_capacity(task_util, capacity_of(cpu));
6230
6231         return true;
6232 }
6233
6234 /*
6235  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6236  */
6237 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6238 {
6239         struct sched_domain *sd;
6240         unsigned long task_util;
6241         int i, recent_used_cpu;
6242
6243         /*
6244          * On asymmetric system, update task utilization because we will check
6245          * that the task fits with cpu's capacity.
6246          */
6247         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6248                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6249                 task_util = uclamp_task_util(p);
6250         }
6251
6252         if ((available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target)) &&
6253             asym_fits_capacity(task_util, target))
6254                 return target;
6255
6256         /*
6257          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6258          */
6259         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
6260             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)) &&
6261             asym_fits_capacity(task_util, prev))
6262                 return prev;
6263
6264         /*
6265          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
6266          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
6267          * The assumption is that the wakee queued work for the
6268          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
6269          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
6270          * pattern is IO completions.
6271          */
6272         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
6273             prev == smp_processor_id() &&
6274             this_rq()->nr_running <= 1) {
6275                 return prev;
6276         }
6277
6278         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6279         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6280         if (recent_used_cpu != prev &&
6281             recent_used_cpu != target &&
6282             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6283             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
6284             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr) &&
6285             asym_fits_capacity(task_util, recent_used_cpu)) {
6286                 /*
6287                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6288                  * candidate for the next wake:
6289                  */
6290                 p->recent_used_cpu = prev;
6291                 return recent_used_cpu;
6292         }
6293
6294         /*
6295          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
6296          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
6297          */
6298         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6299                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
6300                 /*
6301                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
6302                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
6303                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
6304                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
6305                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
6306                  * capacity path.
6307                  */
6308                 if (sd) {
6309                         i = select_idle_capacity(p, sd, target);
6310                         return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
6311                 }
6312         }
6313
6314         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6315         if (!sd)
6316                 return target;
6317
6318         i = select_idle_core(p, sd, target);
6319         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6320                 return i;
6321
6322         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
6323         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6324                 return i;
6325
6326         i = select_idle_smt(p, sd, target);
6327         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6328                 return i;
6329
6330         return target;
6331 }
6332
6333 /**
6334  * cpu_util - Estimates the amount of capacity of a CPU used by CFS tasks.
6335  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6336  *
6337  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6338  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6339  * (ie cpu_capacity).
6340  *
6341  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6342  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6343  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6344  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6345  * (arch_scale_freq_capacity()).
6346  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6347  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6348  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6349  *
6350  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6351  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6352  * currently RUNNABLE on that CPU.
6353  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6354  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6355  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6356  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6357  *
6358  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6359  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6360  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6361  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6362  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6363  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6364  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6365  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6366  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6367  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6368  *
6369  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6370  */
6371 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6372 {
6373         struct cfs_rq *cfs_rq;
6374         unsigned int util;
6375
6376         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6377         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6378
6379         if (sched_feat(UTIL_EST))
6380                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6381
6382         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6383 }
6384
6385 /*
6386  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6387  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6388  * @p: the task which utilization should be discounted
6389  *
6390  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6391  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6392  * execution on that CPU.
6393  *
6394  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6395  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6396  * contributing to the CPU utilization.
6397  */
6398 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6399 {
6400         struct cfs_rq *cfs_rq;
6401         unsigned int util;
6402
6403         /* Task has no contribution or is new */
6404         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6405                 return cpu_util(cpu);
6406
6407         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6408         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6409
6410         /* Discount task's util from CPU's util */
6411         lsub_positive(&util, task_util(p));
6412
6413         /*
6414          * Covered cases:
6415          *
6416          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6417          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6418          *    and thus we return:
6419          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6420          *
6421          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6422          *    IDLE, then:
6423          *      cpu_util >= task_util
6424          *      cpu_util > util_est (== 0)
6425          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6426          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6427          *
6428          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6429          *      util_est > cpu_util
6430          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6431          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6432          *    considering the expected utilization of tasks already
6433          *    runnable on that CPU.
6434          *
6435          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6436          * covered by the following code when estimated utilization is
6437          * enabled.
6438          */
6439         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6440                 unsigned int estimated =
6441                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6442
6443                 /*
6444                  * Despite the following checks we still have a small window
6445                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6446                  * races with LB's detach_task():
6447                  *
6448                  *   detach_task()
6449                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6450                  *     ---------------------------------- A
6451                  *     deactivate_task()                   \
6452                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6453                  *         util_est_dequeue()              /
6454                  *     ---------------------------------- B
6455                  *
6456                  * The additional check on "current == p" it's required to
6457                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6458                  * reducing the chances for the above race.
6459                  */
6460                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6461                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6462
6463                 util = max(util, estimated);
6464         }
6465
6466         /*
6467          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6468          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6469          * the cpu_util call.
6470          */
6471         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6472 }
6473
6474 /*
6475  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6476  * to @dst_cpu.
6477  */
6478 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6479 {
6480         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6481         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6482
6483         /*
6484          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6485          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6486          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6487          * util_avg should already be correct.
6488          */
6489         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6490                 sub_positive(&util, task_util(p));
6491         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6492                 util += task_util(p);
6493
6494         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6495                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6496
6497                 /*
6498                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6499                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6500                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6501                  * cpu_util() after the task has been enqueued.
6502                  */
6503                 if (dst_cpu == cpu)
6504                         util_est += _task_util_est(p);
6505
6506                 util = max(util, util_est);
6507         }
6508
6509         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6510 }
6511
6512 /*
6513  * compute_energy(): Estimates the energy that @pd would consume if @p was
6514  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6515  * landscape of @pd's CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6516  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6517  * task.
6518  */
6519 static long
6520 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6521 {
6522         struct cpumask *pd_mask = perf_domain_span(pd);
6523         unsigned long cpu_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpumask_first(pd_mask));
6524         unsigned long max_util = 0, sum_util = 0;
6525         int cpu;
6526
6527         /*
6528          * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by CPUs
6529          * of another rd if they belong to the same pd. So, account for the
6530          * utilization of these CPUs too by masking pd with cpu_online_mask
6531          * instead of the rd span.
6532          *
6533          * If an entire pd is outside of the current rd, it will not appear in
6534          * its pd list and will not be accounted by compute_energy().
6535          */
6536         for_each_cpu_and(cpu, pd_mask, cpu_online_mask) {
6537                 unsigned long cpu_util, util_cfs = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6538                 struct task_struct *tsk = cpu == dst_cpu ? p : NULL;
6539
6540                 /*
6541                  * Busy time computation: utilization clamping is not
6542                  * required since the ratio (sum_util / cpu_capacity)
6543                  * is already enough to scale the EM reported power
6544                  * consumption at the (eventually clamped) cpu_capacity.
6545                  */
6546                 sum_util += schedutil_cpu_util(cpu, util_cfs, cpu_cap,
6547                                                ENERGY_UTIL, NULL);
6548
6549                 /*
6550                  * Performance domain frequency: utilization clamping
6551                  * must be considered since it affects the selection
6552                  * of the performance domain frequency.
6553                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
6554                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
6555                  */
6556                 cpu_util = schedutil_cpu_util(cpu, util_cfs, cpu_cap,
6557                                               FREQUENCY_UTIL, tsk);
6558                 max_util = max(max_util, cpu_util);
6559         }
6560
6561         return em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util);
6562 }
6563
6564 /*
6565  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6566  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6567  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6568  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6569  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6570  *
6571  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6572  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6573  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6574  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6575  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6576  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6577  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6578  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6579  * the best candidates of the performance domain.
6580  *
6581  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6582  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6583  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6584  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6585  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6586  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6587  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6588  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6589  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6590  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6591  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6592  *
6593  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6594  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6595  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6596  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6597  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6598  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6599  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6600  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6601  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6602  */
6603 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6604 {
6605         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
6606         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6607         unsigned long cpu_cap, util, base_energy = 0;
6608         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu;
6609         struct sched_domain *sd;
6610         struct perf_domain *pd;
6611
6612         rcu_read_lock();
6613         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6614         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6615                 goto fail;
6616
6617         /*
6618          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6619          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6620          */
6621         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6622         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6623                 sd = sd->parent;
6624         if (!sd)
6625                 goto fail;
6626
6627         sync_entity_load_avg(&p->se);
6628         if (!task_util_est(p))
6629                 goto unlock;
6630
6631         for (; pd; pd = pd->next) {
6632                 unsigned long cur_delta, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6633                 unsigned long base_energy_pd;
6634                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6635
6636                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
6637                 base_energy_pd = compute_energy(p, -1, pd);
6638                 base_energy += base_energy_pd;
6639
6640                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6641                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6642                                 continue;
6643
6644                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6645                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6646                         spare_cap = cpu_cap;
6647                         lsub_positive(&spare_cap, util);
6648
6649                         /*
6650                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
6651                          * IOW, placing the task there would make the CPU
6652                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
6653                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
6654                          * aligned with schedutil_cpu_util().
6655                          */
6656                         util = uclamp_rq_util_with(cpu_rq(cpu), util, p);
6657                         if (!fits_capacity(util, cpu_cap))
6658                                 continue;
6659
6660                         /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6661                         if (cpu == prev_cpu) {
6662                                 prev_delta = compute_energy(p, prev_cpu, pd);
6663                                 prev_delta -= base_energy_pd;
6664                                 best_delta = min(best_delta, prev_delta);
6665                         }
6666
6667                         /*
6668                          * Find the CPU with the maximum spare capacity in
6669                          * the performance domain
6670                          */
6671                         if (spare_cap > max_spare_cap) {
6672                                 max_spare_cap = spare_cap;
6673                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6674                         }
6675                 }
6676
6677                 /* Evaluate the energy impact of using this CPU. */
6678                 if (max_spare_cap_cpu >= 0 && max_spare_cap_cpu != prev_cpu) {
6679                         cur_delta = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, pd);
6680                         cur_delta -= base_energy_pd;
6681                         if (cur_delta < best_delta) {
6682                                 best_delta = cur_delta;
6683                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6684                         }
6685                 }
6686         }
6687 unlock:
6688         rcu_read_unlock();
6689
6690         /*
6691          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6692          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6693          */
6694         if (prev_delta == ULONG_MAX)
6695                 return best_energy_cpu;
6696
6697         if ((prev_delta - best_delta) > ((prev_delta + base_energy) >> 4))
6698                 return best_energy_cpu;
6699
6700         return prev_cpu;
6701
6702 fail:
6703         rcu_read_unlock();
6704
6705         return -1;
6706 }
6707
6708 /*
6709  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6710  * that have the relevant SD flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6711  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6712  *
6713  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6714  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6715  *
6716  * Returns the target CPU number.
6717  *
6718  * preempt must be disabled.
6719  */
6720 static int
6721 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int wake_flags)
6722 {
6723         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6724         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6725         int cpu = smp_processor_id();
6726         int new_cpu = prev_cpu;
6727         int want_affine = 0;
6728         /* SD_flags and WF_flags share the first nibble */
6729         int sd_flag = wake_flags & 0xF;
6730
6731         if (wake_flags & WF_TTWU) {
6732                 record_wakee(p);
6733
6734                 if (sched_energy_enabled()) {
6735                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6736                         if (new_cpu >= 0)
6737                                 return new_cpu;
6738                         new_cpu = prev_cpu;
6739                 }
6740
6741                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
6742         }
6743
6744         rcu_read_lock();
6745         for_each_domain(cpu, tmp) {
6746                 /*
6747                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6748                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6749                  */
6750                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6751                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6752                         if (cpu != prev_cpu)
6753                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6754
6755                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6756                         break;
6757                 }
6758
6759                 if (tmp->flags & sd_flag)
6760                         sd = tmp;
6761                 else if (!want_affine)
6762                         break;
6763         }
6764
6765         if (unlikely(sd)) {
6766                 /* Slow path */
6767                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6768         } else if (wake_flags & WF_TTWU) { /* XXX always ? */
6769                 /* Fast path */
6770                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6771
6772                 if (want_affine)
6773                         current->recent_used_cpu = cpu;
6774         }
6775         rcu_read_unlock();
6776
6777         return new_cpu;
6778 }
6779
6780 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6781
6782 /*
6783  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6784  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6785  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6786  */
6787 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6788 {
6789         /*
6790          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6791          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6792          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6793          * the task on the new runqueue.
6794          */
6795         if (p->state == TASK_WAKING) {
6796                 struct sched_entity *se = &p->se;
6797                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6798                 u64 min_vruntime;
6799
6800 #ifndef CONFIG_64BIT
6801                 u64 min_vruntime_copy;
6802
6803                 do {
6804                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6805                         smp_rmb();
6806                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6807                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6808 #else
6809                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6810 #endif
6811
6812                 se->vruntime -= min_vruntime;
6813         }
6814
6815         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6816                 /*
6817                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6818                  * rq->lock and can modify state directly.
6819                  */
6820                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6821                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6822
6823         } else {
6824                 /*
6825                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6826                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6827                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6828                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6829                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6830                  * sounds not bad.
6831                  */
6832                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6833         }
6834
6835         /* Tell new CPU we are migrated */
6836         p->se.avg.last_update_time = 0;
6837
6838         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6839         p->se.exec_start = 0;
6840
6841         update_scan_period(p, new_cpu);
6842 }
6843
6844 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6845 {
6846         remove_entity_load_avg(&p->se);
6847 }
6848
6849 static int
6850 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6851 {
6852         if (rq->nr_running)
6853                 return 1;
6854
6855         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
6856 }
6857 #endif /* CONFIG_SMP */
6858
6859 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6860 {
6861         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6862
6863         /*
6864          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6865          * to virtual-time in his units.
6866          *
6867          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6868          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6869          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6870          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6871          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6872          *
6873          * This is especially important for buddies when the leftmost
6874          * task is higher priority than the buddy.
6875          */
6876         return calc_delta_fair(gran, se);
6877 }
6878
6879 /*
6880  * Should 'se' preempt 'curr'.
6881  *
6882  *             |s1
6883  *        |s2
6884  *   |s3
6885  *         g
6886  *      |<--->|c
6887  *
6888  *  w(c, s1) = -1
6889  *  w(c, s2) =  0
6890  *  w(c, s3) =  1
6891  *
6892  */
6893 static int
6894 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6895 {
6896         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6897
6898         if (vdiff <= 0)
6899                 return -1;
6900
6901         gran = wakeup_gran(se);
6902         if (vdiff > gran)
6903                 return 1;
6904
6905         return 0;
6906 }
6907
6908 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6909 {
6910         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6911                 return;
6912
6913         for_each_sched_entity(se) {
6914                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6915                         return;
6916                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6917         }
6918 }
6919
6920 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6921 {
6922         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6923                 return;
6924
6925         for_each_sched_entity(se) {
6926                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6927                         return;
6928                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6929         }
6930 }
6931
6932 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6933 {
6934         for_each_sched_entity(se)
6935                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6936 }
6937
6938 /*
6939  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6940  */
6941 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6942 {
6943         struct task_struct *curr = rq->curr;
6944         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6945         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6946         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6947         int next_buddy_marked = 0;
6948
6949         if (unlikely(se == pse))
6950                 return;
6951
6952         /*
6953          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6954          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6955          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6956          * next-buddy nomination below.
6957          */
6958         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6959                 return;
6960
6961         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6962                 set_next_buddy(pse);
6963                 next_buddy_marked = 1;
6964         }
6965
6966         /*
6967          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6968          * wake up path.
6969          *
6970          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6971          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6972          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6973          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6974          * below.
6975          */
6976         if (test_tsk_need_resched(curr))
6977                 return;
6978
6979         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6980         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
6981             likely(!task_has_idle_policy(p)))
6982                 goto preempt;
6983
6984         /*
6985          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6986          * is driven by the tick):
6987          */
6988         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6989                 return;
6990
6991         find_matching_se(&se, &pse);
6992         update_curr(cfs_rq_of(se));
6993         BUG_ON(!pse);
6994         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6995                 /*
6996                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6997                  * triggering this preemption.
6998                  */
6999                 if (!next_buddy_marked)
7000                         set_next_buddy(pse);
7001                 goto preempt;
7002         }
7003
7004         return;
7005
7006 preempt:
7007         resched_curr(rq);
7008         /*
7009          * Only set the backward buddy when the current task is still
7010          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
7011          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
7012          * point, either of which can * drop the rq lock.
7013          *
7014          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
7015          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
7016          */
7017         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
7018                 return;
7019
7020         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
7021                 set_last_buddy(se);
7022 }
7023
7024 struct task_struct *
7025 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7026 {
7027         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7028         struct sched_entity *se;
7029         struct task_struct *p;
7030         int new_tasks;
7031
7032 again:
7033         if (!sched_fair_runnable(rq))
7034                 goto idle;
7035
7036 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7037         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
7038                 goto simple;
7039
7040         /*
7041          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
7042          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
7043          *
7044          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
7045          * hierarchy, only change the part that actually changes.
7046          */
7047
7048         do {
7049                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7050
7051                 /*
7052                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
7053                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
7054                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
7055                  * forget we've ever seen it.
7056                  */
7057                 if (curr) {
7058                         if (curr->on_rq)
7059                                 update_curr(cfs_rq);
7060                         else
7061                                 curr = NULL;
7062
7063                         /*
7064                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
7065                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
7066                          * Therefore the nr_running test will indeed
7067                          * be correct.
7068                          */
7069                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
7070                                 cfs_rq = &rq->cfs;
7071
7072                                 if (!cfs_rq->nr_running)
7073                                         goto idle;
7074
7075                                 goto simple;
7076                         }
7077                 }
7078
7079                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7080                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7081         } while (cfs_rq);
7082
7083         p = task_of(se);
7084
7085         /*
7086          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7087          * is a different task than we started out with, try and touch the
7088          * least amount of cfs_rqs.
7089          */
7090         if (prev != p) {
7091                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7092
7093                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7094                         int se_depth = se->depth;
7095                         int pse_depth = pse->depth;
7096
7097                         if (se_depth <= pse_depth) {
7098                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7099                                 pse = parent_entity(pse);
7100                         }
7101                         if (se_depth >= pse_depth) {
7102                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7103                                 se = parent_entity(se);
7104                         }
7105                 }
7106
7107                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7108                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7109         }
7110
7111         goto done;
7112 simple:
7113 #endif
7114         if (prev)
7115                 put_prev_task(rq, prev);
7116
7117         do {
7118                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7119                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7120                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7121         } while (cfs_rq);
7122
7123         p = task_of(se);
7124
7125 done: __maybe_unused;
7126 #ifdef CONFIG_SMP
7127         /*
7128          * Move the next running task to the front of
7129          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7130          * one.
7131          */
7132         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7133 #endif
7134
7135         if (hrtick_enabled(rq))
7136                 hrtick_start_fair(rq, p);
7137
7138         update_misfit_status(p, rq);
7139
7140         return p;
7141
7142 idle:
7143         if (!rf)
7144                 return NULL;
7145
7146         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
7147
7148         /*
7149          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7150          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7151          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7152          */
7153         if (new_tasks < 0)
7154                 return RETRY_TASK;
7155
7156         if (new_tasks > 0)
7157                 goto again;
7158
7159         /*
7160          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7161          * lost_idle_time of clock_pelt
7162          */
7163         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7164
7165         return NULL;
7166 }
7167
7168 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
7169 {
7170         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
7171 }
7172
7173 /*
7174  * Account for a descheduled task:
7175  */
7176 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7177 {
7178         struct sched_entity *se = &prev->se;
7179         struct cfs_rq *cfs_rq;
7180
7181         for_each_sched_entity(se) {
7182                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7183                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7184         }
7185 }
7186
7187 /*
7188  * sched_yield() is very simple
7189  *
7190  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7191  */
7192 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7193 {
7194         struct task_struct *curr = rq->curr;
7195         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7196         struct sched_entity *se = &curr->se;
7197
7198         /*
7199          * Are we the only task in the tree?
7200          */
7201         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7202                 return;
7203
7204         clear_buddies(cfs_rq, se);
7205
7206         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7207                 update_rq_clock(rq);
7208                 /*
7209                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7210                  */
7211                 update_curr(cfs_rq);
7212                 /*
7213                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7214                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7215                  * and double the fastpath cost.
7216                  */
7217                 rq_clock_skip_update(rq);
7218         }
7219
7220         set_skip_buddy(se);
7221 }
7222
7223 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7224 {
7225         struct sched_entity *se = &p->se;
7226
7227         /* throttled hierarchies are not runnable */
7228         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7229                 return false;
7230
7231         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7232         set_next_buddy(se);
7233
7234         yield_task_fair(rq);
7235
7236         return true;
7237 }
7238
7239 #ifdef CONFIG_SMP
7240 /**************************************************
7241  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7242  *
7243  * BASICS
7244  *
7245  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7246  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7247  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7248  *
7249  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7250  *
7251  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7252  * W_i,0 is defined as:
7253  *
7254  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7255  *
7256  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7257  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7258  *
7259  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7260  * weight:
7261  *
7262  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7263  *
7264  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7265  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7266  * can also include other factors [XXX].
7267  *
7268  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7269  * directly from (1):
7270  *
7271  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7272  *
7273  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7274  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7275  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7276  *
7277  * [XXX expand on:
7278  *     - infeasible weights;
7279  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7280  *
7281  *
7282  * SCHED DOMAINS
7283  *
7284  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7285  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7286  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7287  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7288  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7289  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7290  * the groups.
7291  *
7292  * This yields:
7293  *
7294  *     log_2 n     1     n
7295  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7296  *     i = 0      2^i   2^i
7297  *                               `- size of each group
7298  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7299  *         |         `- freq
7300  *         `- sum over all levels
7301  *
7302  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7303  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7304  *
7305  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7306  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7307  *
7308  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7309  *
7310  *             log_2 n
7311  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7312  *             k = 0
7313  *
7314  * And you'll find that:
7315  *
7316  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7317  *
7318  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7319  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7320  * of:
7321  *
7322  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7323  *
7324  *
7325  * WORK CONSERVING
7326  *
7327  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7328  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7329  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7330  *
7331  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7332  * time.
7333  *
7334  * [XXX more?]
7335  *
7336  *
7337  * CGROUPS
7338  *
7339  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7340  *
7341  *                                s_k,i
7342  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7343  *                                 S_k
7344  *
7345  * Where
7346  *
7347  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7348  *
7349  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7350  *
7351  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7352  * property.
7353  *
7354  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7355  *      rewrite all of this once again.]
7356  */
7357
7358 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7359
7360 enum fbq_type { regular, remote, all };
7361
7362 /*
7363  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
7364  *
7365  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
7366  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
7367  * group. See update_sd_pick_busiest().
7368  */
7369 enum group_type {
7370         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
7371         group_has_spare = 0,
7372         /*
7373          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
7374          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
7375          */
7376         group_fully_busy,
7377         /*
7378          * SD_ASYM_CPUCAPACITY only: One task doesn't fit with CPU's capacity
7379          * and must be migrated to a more powerful CPU.
7380          */
7381         group_misfit_task,
7382         /*
7383          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
7384          * and the task should be migrated to it instead of running on the
7385          * current CPU.
7386          */
7387         group_asym_packing,
7388         /*
7389          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
7390          * from balancing the load across the system.
7391          */
7392         group_imbalanced,
7393         /*
7394          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
7395          * tasks.
7396          */
7397         group_overloaded
7398 };
7399
7400 enum migration_type {
7401         migrate_load = 0,
7402         migrate_util,
7403         migrate_task,
7404         migrate_misfit
7405 };
7406
7407 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7408 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7409 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7410 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7411 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
7412 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
7413
7414 struct lb_env {
7415         struct sched_domain     *sd;
7416
7417         struct rq               *src_rq;
7418         int                     src_cpu;
7419
7420         int                     dst_cpu;
7421         struct rq               *dst_rq;
7422
7423         struct cpumask          *dst_grpmask;
7424         int                     new_dst_cpu;
7425         enum cpu_idle_type      idle;
7426         long                    imbalance;
7427         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7428         struct cpumask          *cpus;
7429
7430         unsigned int            flags;
7431
7432         unsigned int            loop;
7433         unsigned int            loop_break;
7434         unsigned int            loop_max;
7435
7436         enum fbq_type           fbq_type;
7437         enum migration_type     migration_type;
7438         struct list_head        tasks;
7439 };
7440
7441 /*
7442  * Is this task likely cache-hot:
7443  */
7444 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7445 {
7446         s64 delta;
7447
7448         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7449
7450         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7451                 return 0;
7452
7453         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7454                 return 0;
7455
7456         /* SMT siblings share cache */
7457         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
7458                 return 0;
7459
7460         /*
7461          * Buddy candidates are cache hot:
7462          */
7463         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7464                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7465                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7466                 return 1;
7467
7468         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7469                 return 1;
7470         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7471                 return 0;
7472
7473         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7474
7475         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7476 }
7477
7478 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7479 /*
7480  * Returns 1, if task migration degrades locality
7481  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7482  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7483  */
7484 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7485 {
7486         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7487         unsigned long src_weight, dst_weight;
7488         int src_nid, dst_nid, dist;
7489
7490         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7491                 return -1;
7492
7493         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7494                 return -1;
7495
7496         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7497         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7498
7499         if (src_nid == dst_nid)
7500                 return -1;
7501
7502         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7503         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7504                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7505                         return 1;
7506                 else
7507                         return -1;
7508         }
7509
7510         /* Encourage migration to the preferred node. */
7511         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7512                 return 0;
7513
7514         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7515         if (env->idle == CPU_IDLE)
7516                 return -1;
7517
7518         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7519         if (numa_group) {
7520                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7521                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7522         } else {
7523                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7524                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7525         }
7526
7527         return dst_weight < src_weight;
7528 }
7529
7530 #else
7531 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7532                                              struct lb_env *env)
7533 {
7534         return -1;
7535 }
7536 #endif
7537
7538 /*
7539  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7540  */
7541 static
7542 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7543 {
7544         int tsk_cache_hot;
7545
7546         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7547
7548         /*
7549          * We do not migrate tasks that are:
7550          * 1) throttled_lb_pair, or
7551          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
7552          * 3) running (obviously), or
7553          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7554          */
7555         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7556                 return 0;
7557
7558         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
7559                 int cpu;
7560
7561                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7562
7563                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7564
7565                 /*
7566                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7567                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7568                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7569                  *
7570                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7571                  * already computed one in current iteration.
7572                  */
7573                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7574                         return 0;
7575
7576                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7577                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7578                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7579                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7580                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7581                                 break;
7582                         }
7583                 }
7584
7585                 return 0;
7586         }
7587
7588         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7589         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7590
7591         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7592                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7593                 return 0;
7594         }
7595
7596         /*
7597          * Aggressive migration if:
7598          * 1) destination numa is preferred
7599          * 2) task is cache cold, or
7600          * 3) too many balance attempts have failed.
7601          */
7602         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7603         if (tsk_cache_hot == -1)
7604                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7605
7606         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7607             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7608                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7609                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7610                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7611                 }
7612                 return 1;
7613         }
7614
7615         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7616         return 0;
7617 }
7618
7619 /*
7620  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7621  */
7622 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7623 {
7624         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7625
7626         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7627         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7628 }
7629
7630 /*
7631  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7632  * part of active balancing operations within "domain".
7633  *
7634  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7635  */
7636 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7637 {
7638         struct task_struct *p;
7639
7640         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7641
7642         list_for_each_entry_reverse(p,
7643                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7644                 if (!can_migrate_task(p, env))
7645                         continue;
7646
7647                 detach_task(p, env);
7648
7649                 /*
7650                  * Right now, this is only the second place where
7651                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7652                  * so we can safely collect stats here rather than
7653                  * inside detach_tasks().
7654                  */
7655                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7656                 return p;
7657         }
7658         return NULL;
7659 }
7660
7661 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7662
7663 /*
7664  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
7665  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7666  *
7667  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7668  */
7669 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7670 {
7671         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7672         unsigned long util, load;
7673         struct task_struct *p;
7674         int detached = 0;
7675
7676         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7677
7678         if (env->imbalance <= 0)
7679                 return 0;
7680
7681         while (!list_empty(tasks)) {
7682                 /*
7683                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7684                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7685                  */
7686                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7687                         break;
7688
7689                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7690
7691                 env->loop++;
7692                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7693                 if (env->loop > env->loop_max)
7694                         break;
7695
7696                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7697                 if (env->loop > env->loop_break) {
7698                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7699                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7700                         break;
7701                 }
7702
7703                 if (!can_migrate_task(p, env))
7704                         goto next;
7705
7706                 switch (env->migration_type) {
7707                 case migrate_load:
7708                         /*
7709                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
7710                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
7711                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
7712                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
7713                          * detaching up to loop_max tasks.
7714                          */
7715                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
7716
7717                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
7718                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7719                                 goto next;
7720
7721                         /*
7722                          * Make sure that we don't migrate too much load.
7723                          * Nevertheless, let relax the constraint if
7724                          * scheduler fails to find a good waiting task to
7725                          * migrate.
7726                          */
7727
7728                         if ((load >> env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
7729                                 goto next;
7730
7731                         env->imbalance -= load;
7732                         break;
7733
7734                 case migrate_util:
7735                         util = task_util_est(p);
7736
7737                         if (util > env->imbalance)
7738                                 goto next;
7739
7740                         env->imbalance -= util;
7741                         break;
7742
7743                 case migrate_task:
7744                         env->imbalance--;
7745                         break;
7746
7747                 case migrate_misfit:
7748                         /* This is not a misfit task */
7749                         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(env->src_cpu)))
7750                                 goto next;
7751
7752                         env->imbalance = 0;
7753                         break;
7754                 }
7755
7756                 detach_task(p, env);
7757                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7758
7759                 detached++;
7760
7761 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
7762                 /*
7763                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7764                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7765                  * the critical section.
7766                  */
7767                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7768                         break;
7769 #endif
7770
7771                 /*
7772                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7773                  * load/util/tasks.
7774                  */
7775                 if (env->imbalance <= 0)
7776                         break;
7777
7778                 continue;
7779 next:
7780                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7781         }
7782
7783         /*
7784          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7785          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7786          * than inside detach_one_task().
7787          */
7788         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7789
7790         return detached;
7791 }
7792
7793 /*
7794  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7795  */
7796 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7797 {
7798         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7799
7800         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7801         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7802         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7803 }
7804
7805 /*
7806  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7807  * its new rq.
7808  */
7809 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7810 {
7811         struct rq_flags rf;
7812
7813         rq_lock(rq, &rf);
7814         update_rq_clock(rq);
7815         attach_task(rq, p);
7816         rq_unlock(rq, &rf);
7817 }
7818
7819 /*
7820  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7821  * new rq.
7822  */
7823 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7824 {
7825         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7826         struct task_struct *p;
7827         struct rq_flags rf;
7828
7829         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7830         update_rq_clock(env->dst_rq);
7831
7832         while (!list_empty(tasks)) {
7833                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7834                 list_del_init(&p->se.group_node);
7835
7836                 attach_task(env->dst_rq, p);
7837         }
7838
7839         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7840 }
7841
7842 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7843 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7844 {
7845         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7846                 return true;
7847
7848         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7849                 return true;
7850
7851         return false;
7852 }
7853
7854 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
7855 {
7856         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
7857                 return true;
7858
7859         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
7860                 return true;
7861
7862         if (thermal_load_avg(rq))
7863                 return true;
7864
7865 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
7866         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
7867                 return true;
7868 #endif
7869
7870         return false;
7871 }
7872
7873 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
7874 {
7875         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7876
7877         if (!has_blocked)
7878                 rq->has_blocked_load = 0;
7879 }
7880 #else
7881 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
7882 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
7883 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
7884 #endif
7885
7886 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
7887 {
7888         const struct sched_class *curr_class;
7889         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
7890         unsigned long thermal_pressure;
7891         bool decayed;
7892
7893         /*
7894          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
7895          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
7896          */
7897         curr_class = rq->curr->sched_class;
7898
7899         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
7900
7901         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
7902                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
7903                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
7904                   update_irq_load_avg(rq, 0);
7905
7906         if (others_have_blocked(rq))
7907                 *done = false;
7908
7909         return decayed;
7910 }
7911
7912 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7913
7914 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7915 {
7916         if (cfs_rq->load.weight)
7917                 return false;
7918
7919         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7920                 return false;
7921
7922         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7923                 return false;
7924
7925         if (cfs_rq->avg.runnable_sum)
7926                 return false;
7927
7928         return true;
7929 }
7930
7931 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
7932 {
7933         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7934         bool decayed = false;
7935         int cpu = cpu_of(rq);
7936
7937         /*
7938          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7939          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7940          */
7941         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7942                 struct sched_entity *se;
7943
7944                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
7945                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
7946
7947                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
7948                                 decayed = true;
7949                 }
7950
7951                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7952                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7953                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7954                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7955
7956                 /*
7957                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7958                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7959                  */
7960                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7961                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7962
7963                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7964                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7965                         *done = false;
7966         }
7967
7968         return decayed;
7969 }
7970
7971 /*
7972  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7973  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7974  * group is a fraction of its parents load.
7975  */
7976 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7977 {
7978         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7979         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7980         unsigned long now = jiffies;
7981         unsigned long load;
7982
7983         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7984                 return;
7985
7986         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
7987         for_each_sched_entity(se) {
7988                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7989                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
7990                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7991                         break;
7992         }
7993
7994         if (!se) {
7995                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7996                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7997         }
7998
7999         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
8000                 load = cfs_rq->h_load;
8001                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
8002                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8003                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8004                 cfs_rq->h_load = load;
8005                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8006         }
8007 }
8008
8009 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8010 {
8011         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
8012
8013         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
8014         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
8015                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8016 }
8017 #else
8018 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8019 {
8020         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
8021         bool decayed;
8022
8023         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
8024         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8025                 *done = false;
8026
8027         return decayed;
8028 }
8029
8030 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8031 {
8032         return p->se.avg.load_avg;
8033 }
8034 #endif
8035
8036 static void update_blocked_averages(int cpu)
8037 {
8038         bool decayed = false, done = true;
8039         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8040         struct rq_flags rf;
8041
8042         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
8043         update_rq_clock(rq);
8044
8045         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
8046         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
8047
8048         update_blocked_load_status(rq, !done);
8049         if (decayed)
8050                 cpufreq_update_util(rq, 0);
8051         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
8052 }
8053
8054 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
8055
8056 /*
8057  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
8058  */
8059 struct sg_lb_stats {
8060         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
8061         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
8062         unsigned long group_capacity;
8063         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
8064         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
8065         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
8066         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
8067         unsigned int idle_cpus;
8068         unsigned int group_weight;
8069         enum group_type group_type;
8070         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
8071         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
8072 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8073         unsigned int nr_numa_running;
8074         unsigned int nr_preferred_running;
8075 #endif
8076 };
8077
8078 /*
8079  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
8080  *               during load balancing.
8081  */
8082 struct sd_lb_stats {
8083         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
8084         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
8085         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
8086         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
8087         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
8088         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
8089
8090         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
8091         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
8092 };
8093
8094 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
8095 {
8096         /*
8097          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
8098          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
8099          * We must however set busiest_stat::group_type and
8100          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
8101          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
8102          */
8103         *sds = (struct sd_lb_stats){
8104                 .busiest = NULL,
8105                 .local = NULL,
8106                 .total_load = 0UL,
8107                 .total_capacity = 0UL,
8108                 .busiest_stat = {
8109                         .idle_cpus = UINT_MAX,
8110                         .group_type = group_has_spare,
8111                 },
8112         };
8113 }
8114
8115 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
8116 {
8117         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8118         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8119         unsigned long used, free;
8120         unsigned long irq;
8121
8122         irq = cpu_util_irq(rq);
8123
8124         if (unlikely(irq >= max))
8125                 return 1;
8126
8127         /*
8128          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
8129          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
8130          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
8131          * average uses the actual delta max capacity(load).
8132          */
8133         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
8134         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
8135         used += thermal_load_avg(rq);
8136
8137         if (unlikely(used >= max))
8138                 return 1;
8139
8140         free = max - used;
8141
8142         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
8143 }
8144
8145 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8146 {
8147         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
8148         struct sched_group *sdg = sd->groups;
8149
8150         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8151
8152         if (!capacity)
8153                 capacity = 1;
8154
8155         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
8156         trace_sched_cpu_capacity_tp(cpu_rq(cpu));
8157
8158         sdg->sgc->capacity = capacity;
8159         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
8160         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
8161 }
8162
8163 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8164 {
8165         struct sched_domain *child = sd->child;
8166         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
8167         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
8168         unsigned long interval;
8169
8170         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8171         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8172         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8173
8174         if (!child) {
8175                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8176                 return;
8177         }
8178
8179         capacity = 0;
8180         min_capacity = ULONG_MAX;
8181         max_capacity = 0;
8182
8183         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8184                 /*
8185                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8186                  * span the current group.
8187                  */
8188
8189                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
8190                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
8191
8192                         capacity += cpu_cap;
8193                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
8194                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
8195                 }
8196         } else  {
8197                 /*
8198                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8199                  * span the current group.
8200                  */
8201
8202                 group = child->groups;
8203                 do {
8204                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8205
8206                         capacity += sgc->capacity;
8207                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8208                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8209                         group = group->next;
8210                 } while (group != child->groups);
8211         }
8212
8213         sdg->sgc->capacity = capacity;
8214         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8215         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8216 }
8217
8218 /*
8219  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8220  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8221  * Return true is the capacity is reduced
8222  */
8223 static inline int
8224 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8225 {
8226         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8227                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8228 }
8229
8230 /*
8231  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
8232  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
8233  * the task's current CPU is heavily pressured.
8234  */
8235 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8236 {
8237         return rq->misfit_task_load &&
8238                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
8239                  check_cpu_capacity(rq, sd));
8240 }
8241
8242 /*
8243  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8244  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
8245  *
8246  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8247  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8248  * Something like:
8249  *
8250  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8251  *              *     * * *
8252  *
8253  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8254  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8255  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8256  *
8257  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8258  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8259  * moving tasks due to affinity constraints.
8260  *
8261  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8262  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8263  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8264  * to create an effective group imbalance.
8265  *
8266  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8267  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8268  * subtle and fragile situation.
8269  */
8270
8271 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8272 {
8273         return group->sgc->imbalance;
8274 }
8275
8276 /*
8277  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8278  * be used by some tasks.
8279  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8280  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8281  * available capacity for CFS tasks.
8282  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8283  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8284  * capacity in meaningful for the load balancer.
8285  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8286  * any benefit for the load balance.
8287  */
8288 static inline bool
8289 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8290 {
8291         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8292                 return true;
8293
8294         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8295                         (sgs->group_runnable * 100))
8296                 return false;
8297
8298         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8299                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8300                 return true;
8301
8302         return false;
8303 }
8304
8305 /*
8306  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8307  *  handle.
8308  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8309  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8310  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8311  *  false.
8312  */
8313 static inline bool
8314 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8315 {
8316         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8317                 return false;
8318
8319         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8320                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8321                 return true;
8322
8323         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8324                         (sgs->group_runnable * 100))
8325                 return true;
8326
8327         return false;
8328 }
8329
8330 /*
8331  * group_smaller_min_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8332  * per-CPU capacity than sched_group ref.
8333  */
8334 static inline bool
8335 group_smaller_min_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8336 {
8337         return fits_capacity(sg->sgc->min_capacity, ref->sgc->min_capacity);
8338 }
8339
8340 /*
8341  * group_smaller_max_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8342  * per-CPU capacity_orig than sched_group ref.
8343  */
8344 static inline bool
8345 group_smaller_max_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8346 {
8347         return fits_capacity(sg->sgc->max_capacity, ref->sgc->max_capacity);
8348 }
8349
8350 static inline enum
8351 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
8352                           struct sched_group *group,
8353                           struct sg_lb_stats *sgs)
8354 {
8355         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
8356                 return group_overloaded;
8357
8358         if (sg_imbalanced(group))
8359                 return group_imbalanced;
8360
8361         if (sgs->group_asym_packing)
8362                 return group_asym_packing;
8363
8364         if (sgs->group_misfit_task_load)
8365                 return group_misfit_task;
8366
8367         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
8368                 return group_fully_busy;
8369
8370         return group_has_spare;
8371 }
8372
8373 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
8374 {
8375 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8376         unsigned int cpu = rq->cpu;
8377
8378         if (!rq->has_blocked_load)
8379                 return false;
8380
8381         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
8382                 return false;
8383
8384         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
8385                 return true;
8386
8387         update_blocked_averages(cpu);
8388
8389         return rq->has_blocked_load;
8390 #else
8391         return false;
8392 #endif
8393 }
8394
8395 /**
8396  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8397  * @env: The load balancing environment.
8398  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8399  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8400  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
8401  */
8402 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8403                                       struct sched_group *group,
8404                                       struct sg_lb_stats *sgs,
8405                                       int *sg_status)
8406 {
8407         int i, nr_running, local_group;
8408
8409         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8410
8411         local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(group));
8412
8413         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8414                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8415
8416                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
8417                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
8418
8419                 sgs->group_load += cpu_load(rq);
8420                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8421                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
8422                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8423
8424                 nr_running = rq->nr_running;
8425                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8426
8427                 if (nr_running > 1)
8428                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8429
8430                 if (cpu_overutilized(i))
8431                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
8432
8433 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8434                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8435                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8436 #endif
8437                 /*
8438                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8439                  */
8440                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
8441                         sgs->idle_cpus++;
8442                         /* Idle cpu can't have misfit task */
8443                         continue;
8444                 }
8445
8446                 if (local_group)
8447                         continue;
8448
8449                 /* Check for a misfit task on the cpu */
8450                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8451                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8452                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8453                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8454                 }
8455         }
8456
8457         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
8458         if (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
8459             env->idle != CPU_NOT_IDLE &&
8460             sgs->sum_h_nr_running &&
8461             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu)) {
8462                 sgs->group_asym_packing = 1;
8463         }
8464
8465         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8466
8467         sgs->group_weight = group->group_weight;
8468
8469         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
8470
8471         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
8472         if (sgs->group_type == group_overloaded)
8473                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8474                                 sgs->group_capacity;
8475 }
8476
8477 /**
8478  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8479  * @env: The load balancing environment.
8480  * @sds: sched_domain statistics
8481  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8482  * @sgs: sched_group statistics
8483  *
8484  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8485  * busiest group.
8486  *
8487  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8488  * busiest group. %false otherwise.
8489  */
8490 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8491                                    struct sd_lb_stats *sds,
8492                                    struct sched_group *sg,
8493                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8494 {
8495         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8496
8497         /* Make sure that there is at least one task to pull */
8498         if (!sgs->sum_h_nr_running)
8499                 return false;
8500
8501         /*
8502          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8503          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8504          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8505          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8506          */
8507         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8508             (!group_smaller_max_cpu_capacity(sg, sds->local) ||
8509              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
8510                 return false;
8511
8512         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8513                 return true;
8514
8515         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8516                 return false;
8517
8518         /*
8519          * The candidate and the current busiest group are the same type of
8520          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
8521          */
8522
8523         switch (sgs->group_type) {
8524         case group_overloaded:
8525                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
8526                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8527                         return false;
8528                 break;
8529
8530         case group_imbalanced:
8531                 /*
8532                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
8533                  * choose one more than another.
8534                  */
8535                 return false;
8536
8537         case group_asym_packing:
8538                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8539                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
8540                         return false;
8541                 break;
8542
8543         case group_misfit_task:
8544                 /*
8545                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
8546                  * misfit.
8547                  */
8548                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8549                         return false;
8550                 break;
8551
8552         case group_fully_busy:
8553                 /*
8554                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
8555                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
8556                  * group because tasks have all compute capacity that they need
8557                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
8558                  * contention when accessing shared HW resources.
8559                  *
8560                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
8561                  * select the 1st one.
8562                  */
8563                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8564                         return false;
8565                 break;
8566
8567         case group_has_spare:
8568                 /*
8569                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
8570                  * and highest number of running tasks. We could also compare
8571                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
8572                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
8573                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
8574                  */
8575                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
8576                         return false;
8577                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
8578                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
8579                         return false;
8580
8581                 break;
8582         }
8583
8584         /*
8585          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
8586          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
8587          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
8588          * considered.
8589          */
8590         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
8591             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
8592             (group_smaller_min_cpu_capacity(sds->local, sg)))
8593                 return false;
8594
8595         return true;
8596 }
8597
8598 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8599 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8600 {
8601         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8602                 return regular;
8603         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8604                 return remote;
8605         return all;
8606 }
8607
8608 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8609 {
8610         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8611                 return regular;
8612         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8613                 return remote;
8614         return all;
8615 }
8616 #else
8617 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8618 {
8619         return all;
8620 }
8621
8622 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8623 {
8624         return regular;
8625 }
8626 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8627
8628
8629 struct sg_lb_stats;
8630
8631 /*
8632  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
8633  */
8634
8635 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
8636 {
8637         /* Task has no contribution or is new */
8638         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
8639                 return 0;
8640
8641         if (task_on_rq_queued(p))
8642                 return 1;
8643
8644         return 0;
8645 }
8646
8647 /**
8648  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
8649  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
8650  * @p: task which should be ignored.
8651  *
8652  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
8653  */
8654 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
8655 {
8656         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8657
8658         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
8659                 return 0;
8660
8661         /*
8662          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
8663          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
8664          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
8665          */
8666
8667 #ifdef CONFIG_SMP
8668         if (rq->ttwu_pending)
8669                 return 0;
8670 #endif
8671
8672         return 1;
8673 }
8674
8675 /*
8676  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
8677  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
8678  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8679  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8680  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
8681  */
8682 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
8683                                           struct sched_group *group,
8684                                           struct sg_lb_stats *sgs,
8685                                           struct task_struct *p)
8686 {
8687         int i, nr_running;
8688
8689         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8690
8691         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
8692                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8693                 unsigned int local;
8694
8695                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
8696                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
8697                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
8698                 local = task_running_on_cpu(i, p);
8699                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
8700
8701                 nr_running = rq->nr_running - local;
8702                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8703
8704                 /*
8705                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
8706                  */
8707                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
8708                         sgs->idle_cpus++;
8709
8710         }
8711
8712         /* Check if task fits in the group */
8713         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8714             !task_fits_capacity(p, group->sgc->max_capacity)) {
8715                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
8716         }
8717
8718         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8719
8720         sgs->group_weight = group->group_weight;
8721
8722         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
8723
8724         /*
8725          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
8726          * overloaded
8727          */
8728         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
8729                 sgs->group_type == group_overloaded)
8730                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8731                                 sgs->group_capacity;
8732 }
8733
8734 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
8735                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
8736                                struct sched_group *group,
8737                                struct sg_lb_stats *sgs)
8738 {
8739         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
8740                 return true;
8741
8742         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
8743                 return false;
8744
8745         /*
8746          * The candidate and the current idlest group are the same type of
8747          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
8748          */
8749
8750         switch (sgs->group_type) {
8751         case group_overloaded:
8752         case group_fully_busy:
8753                 /* Select the group with lowest avg_load. */
8754                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
8755                         return false;
8756                 break;
8757
8758         case group_imbalanced:
8759         case group_asym_packing:
8760                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
8761                 return false;
8762
8763         case group_misfit_task:
8764                 /* Select group with the highest max capacity */
8765                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
8766                         return false;
8767                 break;
8768
8769         case group_has_spare:
8770                 /* Select group with most idle CPUs */
8771                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
8772                         return false;
8773
8774                 /* Select group with lowest group_util */
8775                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
8776                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
8777                         return false;
8778
8779                 break;
8780         }
8781
8782         return true;
8783 }
8784
8785 /*
8786  * Allow a NUMA imbalance if busy CPUs is less than 25% of the domain.
8787  * This is an approximation as the number of running tasks may not be
8788  * related to the number of busy CPUs due to sched_setaffinity.
8789  */
8790 static inline bool allow_numa_imbalance(int dst_running, int dst_weight)
8791 {
8792         return (dst_running < (dst_weight >> 2));
8793 }
8794
8795 /*
8796  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
8797  * domain.
8798  *
8799  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
8800  */
8801 static struct sched_group *
8802 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
8803 {
8804         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
8805         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
8806         struct sg_lb_stats *sgs;
8807         unsigned long imbalance;
8808         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
8809                         .avg_load = UINT_MAX,
8810                         .group_type = group_overloaded,
8811         };
8812
8813         do {
8814                 int local_group;
8815
8816                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
8817                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
8818                                         p->cpus_ptr))
8819                         continue;
8820
8821                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
8822                                                sched_group_span(group));
8823
8824                 if (local_group) {
8825                         sgs = &local_sgs;
8826                         local = group;
8827                 } else {
8828                         sgs = &tmp_sgs;
8829                 }
8830
8831                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
8832
8833                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
8834                         idlest = group;
8835                         idlest_sgs = *sgs;
8836                 }
8837
8838         } while (group = group->next, group != sd->groups);
8839
8840
8841         /* There is no idlest group to push tasks to */
8842         if (!idlest)
8843                 return NULL;
8844
8845         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
8846         if (!local)
8847                 return idlest;
8848
8849         /*
8850          * If the local group is idler than the selected idlest group
8851          * don't try and push the task.
8852          */
8853         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
8854                 return NULL;
8855
8856         /*
8857          * If the local group is busier than the selected idlest group
8858          * try and push the task.
8859          */
8860         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
8861                 return idlest;
8862
8863         switch (local_sgs.group_type) {
8864         case group_overloaded:
8865         case group_fully_busy:
8866
8867                 /* Calculate allowed imbalance based on load */
8868                 imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
8869                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
8870
8871                 /*
8872                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
8873                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
8874                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
8875                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
8876                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
8877                  * and consider staying local.
8878                  */
8879
8880                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
8881                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
8882                         return NULL;
8883
8884                 /*
8885                  * If the local group is less loaded than the selected
8886                  * idlest group don't try and push any tasks.
8887                  */
8888                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
8889                         return NULL;
8890
8891                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
8892                         return NULL;
8893                 break;
8894
8895         case group_imbalanced:
8896         case group_asym_packing:
8897                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
8898                 return NULL;
8899
8900         case group_misfit_task:
8901                 /* Select group with the highest max capacity */
8902                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
8903                         return NULL;
8904                 break;
8905
8906         case group_has_spare:
8907                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
8908 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8909                         int idlest_cpu;
8910                         /*
8911                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
8912                          * the preferred node
8913                          */
8914                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
8915                                 return NULL;
8916
8917                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
8918                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
8919                                 return idlest;
8920 #endif
8921                         /*
8922                          * Otherwise, keep the task on this node to stay close
8923                          * its wakeup source and improve locality. If there is
8924                          * a real need of migration, periodic load balance will
8925                          * take care of it.
8926                          */
8927                         if (allow_numa_imbalance(local_sgs.sum_nr_running, sd->span_weight))
8928                                 return NULL;
8929                 }
8930
8931                 /*
8932                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
8933                  * compare the utilization which is more stable but it can end
8934                  * up that the group has less spare capacity but finally more
8935                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
8936                  */
8937                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
8938                         return NULL;
8939                 break;
8940         }
8941
8942         return idlest;
8943 }
8944
8945 /**
8946  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8947  * @env: The load balancing environment.
8948  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8949  */
8950
8951 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8952 {
8953         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8954         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8955         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
8956         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8957         int sg_status = 0;
8958
8959 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8960         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
8961                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
8962 #endif
8963
8964         do {
8965                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8966                 int local_group;
8967
8968                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8969                 if (local_group) {
8970                         sds->local = sg;
8971                         sgs = local;
8972
8973                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8974                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8975                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8976                 }
8977
8978                 update_sg_lb_stats(env, sg, sgs, &sg_status);
8979
8980                 if (local_group)
8981                         goto next_group;
8982
8983
8984                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8985                         sds->busiest = sg;
8986                         sds->busiest_stat = *sgs;
8987                 }
8988
8989 next_group:
8990                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8991                 sds->total_load += sgs->group_load;
8992                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8993
8994                 sg = sg->next;
8995         } while (sg != env->sd->groups);
8996
8997         /* Tag domain that child domain prefers tasks go to siblings first */
8998         sds->prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
8999
9000 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9001         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
9002             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
9003
9004                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
9005                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
9006         }
9007 #endif
9008
9009         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
9010                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
9011
9012         if (!env->sd->parent) {
9013                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9014
9015                 /* update overload indicator if we are at root domain */
9016                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
9017
9018                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
9019                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9020                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9021         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
9022                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9023
9024                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
9025                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
9026         }
9027 }
9028
9029 #define NUMA_IMBALANCE_MIN 2
9030
9031 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance,
9032                                 int dst_running, int dst_weight)
9033 {
9034         if (!allow_numa_imbalance(dst_running, dst_weight))
9035                 return imbalance;
9036
9037         /*
9038          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
9039          * tasks that remain local when the destination is lightly loaded.
9040          */
9041         if (imbalance <= NUMA_IMBALANCE_MIN)
9042                 return 0;
9043
9044         return imbalance;
9045 }
9046
9047 /**
9048  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
9049  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
9050  * @env: load balance environment
9051  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
9052  */
9053 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9054 {
9055         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9056
9057         local = &sds->local_stat;
9058         busiest = &sds->busiest_stat;
9059
9060         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
9061                 /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
9062                 env->migration_type = migrate_misfit;
9063                 env->imbalance = 1;
9064                 return;
9065         }
9066
9067         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
9068                 /*
9069                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
9070                  * the preferred CPU.
9071                  */
9072                 env->migration_type = migrate_task;
9073                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
9074                 return;
9075         }
9076
9077         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
9078                 /*
9079                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
9080                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
9081                  * the imbalance. The next load balance will take care of
9082                  * balancing back the system.
9083                  */
9084                 env->migration_type = migrate_task;
9085                 env->imbalance = 1;
9086                 return;
9087         }
9088
9089         /*
9090          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
9091          * emptying busiest.
9092          */
9093         if (local->group_type == group_has_spare) {
9094                 if ((busiest->group_type > group_fully_busy) &&
9095                     !(env->sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES)) {
9096                         /*
9097                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
9098                          * capacity. This might end up creating spare capacity
9099                          * in busiest or busiest still being overloaded but
9100                          * there is no simple way to directly compute the
9101                          * amount of load to migrate in order to balance the
9102                          * system.
9103                          */
9104                         env->migration_type = migrate_util;
9105                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
9106                                          local->group_util;
9107
9108                         /*
9109                          * In some cases, the group's utilization is max or even
9110                          * higher than capacity because of migrations but the
9111                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
9112                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
9113                          * try to pull it.
9114                          */
9115                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
9116                                 env->migration_type = migrate_task;
9117                                 env->imbalance = 1;
9118                         }
9119
9120                         return;
9121                 }
9122
9123                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
9124                         unsigned int nr_diff = busiest->sum_nr_running;
9125                         /*
9126                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
9127                          * groups.
9128                          */
9129                         env->migration_type = migrate_task;
9130                         lsub_positive(&nr_diff, local->sum_nr_running);
9131                         env->imbalance = nr_diff >> 1;
9132                 } else {
9133
9134                         /*
9135                          * If there is no overload, we just want to even the number of
9136                          * idle cpus.
9137                          */
9138                         env->migration_type = migrate_task;
9139                         env->imbalance = max_t(long, 0, (local->idle_cpus -
9140                                                  busiest->idle_cpus) >> 1);
9141                 }
9142
9143                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
9144                 if (env->sd->flags & SD_NUMA) {
9145                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
9146                                 busiest->sum_nr_running, busiest->group_weight);
9147                 }
9148
9149                 return;
9150         }
9151
9152         /*
9153          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
9154          * busiest group
9155          */
9156         if (local->group_type < group_overloaded) {
9157                 /*
9158                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
9159                  * finally needed.
9160                  */
9161
9162                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9163                                   local->group_capacity;
9164
9165                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9166                                 sds->total_capacity;
9167                 /*
9168                  * If the local group is more loaded than the selected
9169                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9170                  */
9171                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
9172                         env->imbalance = 0;
9173                         return;
9174                 }
9175         }
9176
9177         /*
9178          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
9179          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
9180          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
9181          * below the average load. At the same time, we also don't want to
9182          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
9183          * the minimum possible imbalance.
9184          */
9185         env->migration_type = migrate_load;
9186         env->imbalance = min(
9187                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
9188                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
9189         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
9190 }
9191
9192 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
9193
9194 /*
9195  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
9196  *
9197  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
9198  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
9199  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
9200  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  force      force
9201  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
9202  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
9203  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
9204  *
9205  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
9206  *            statistics.
9207  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
9208  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
9209  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
9210  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
9211  *            different in groups.
9212  */
9213
9214 /**
9215  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
9216  * if there is an imbalance.
9217  *
9218  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
9219  * to restore balance.
9220  *
9221  * @env: The load balancing environment.
9222  *
9223  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
9224  */
9225 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
9226 {
9227         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9228         struct sd_lb_stats sds;
9229
9230         init_sd_lb_stats(&sds);
9231
9232         /*
9233          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
9234          * this level.
9235          */
9236         update_sd_lb_stats(env, &sds);
9237
9238         if (sched_energy_enabled()) {
9239                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9240
9241                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
9242                         goto out_balanced;
9243         }
9244
9245         local = &sds.local_stat;
9246         busiest = &sds.busiest_stat;
9247
9248         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
9249         if (!sds.busiest)
9250                 goto out_balanced;
9251
9252         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
9253         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
9254                 goto force_balance;
9255
9256         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
9257         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
9258                 goto force_balance;
9259
9260         /*
9261          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
9262          * work because they assume all things are equal, which typically
9263          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
9264          */
9265         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
9266                 goto force_balance;
9267
9268         /*
9269          * If the local group is busier than the selected busiest group
9270          * don't try and pull any tasks.
9271          */
9272         if (local->group_type > busiest->group_type)
9273                 goto out_balanced;
9274
9275         /*
9276          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
9277          * between tasks.
9278          */
9279         if (local->group_type == group_overloaded) {
9280                 /*
9281                  * If the local group is more loaded than the selected
9282                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9283                  */
9284                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
9285                         goto out_balanced;
9286
9287                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
9288                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9289                                 sds.total_capacity;
9290
9291                 /*
9292                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
9293                  * domain average load.
9294                  */
9295                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
9296                         goto out_balanced;
9297
9298                 /*
9299                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
9300                  * conservative.
9301                  */
9302                 if (100 * busiest->avg_load <=
9303                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
9304                         goto out_balanced;
9305         }
9306
9307         /* Try to move all excess tasks to child's sibling domain */
9308         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
9309             busiest->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)
9310                 goto force_balance;
9311
9312         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
9313                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
9314                         /*
9315                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
9316                          * result the local one too) but this CPU is already
9317                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
9318                          */
9319                         goto out_balanced;
9320
9321                 if (busiest->group_weight > 1 &&
9322                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1))
9323                         /*
9324                          * If the busiest group is not overloaded
9325                          * and there is no imbalance between this and busiest
9326                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
9327                          * becomes significant if the diff is greater than 1
9328                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
9329                          * on another group. Of course this applies only if
9330                          * there is more than 1 CPU per group.
9331                          */
9332                         goto out_balanced;
9333
9334                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1)
9335                         /*
9336                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
9337                          */
9338                         goto out_balanced;
9339         }
9340
9341 force_balance:
9342         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
9343         calculate_imbalance(env, &sds);
9344         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
9345
9346 out_balanced:
9347         env->imbalance = 0;
9348         return NULL;
9349 }
9350
9351 /*
9352  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
9353  */
9354 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
9355                                      struct sched_group *group)
9356 {
9357         struct rq *busiest = NULL, *rq;
9358         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
9359         unsigned int busiest_nr = 0;
9360         int i;
9361
9362         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9363                 unsigned long capacity, load, util;
9364                 unsigned int nr_running;
9365                 enum fbq_type rt;
9366
9367                 rq = cpu_rq(i);
9368                 rt = fbq_classify_rq(rq);
9369
9370                 /*
9371                  * We classify groups/runqueues into three groups:
9372                  *  - regular: there are !numa tasks
9373                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
9374                  *  - all:     there is no distinction
9375                  *
9376                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
9377                  * ignore those when there's better options.
9378                  *
9379                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
9380                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
9381                  * queue by moving tasks around inside the node.
9382                  *
9383                  * If we cannot move enough load due to this classification
9384                  * the next pass will adjust the group classification and
9385                  * allow migration of more tasks.
9386                  *
9387                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
9388                  */
9389                 if (rt > env->fbq_type)
9390                         continue;
9391
9392                 capacity = capacity_of(i);
9393                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
9394
9395                 /*
9396                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
9397                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
9398                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
9399                  * average load.
9400                  */
9401                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9402                     capacity_of(env->dst_cpu) < capacity &&
9403                     nr_running == 1)
9404                         continue;
9405
9406                 switch (env->migration_type) {
9407                 case migrate_load:
9408                         /*
9409                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
9410                          * which is not scaled with the CPU capacity.
9411                          */
9412                         load = cpu_load(rq);
9413
9414                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
9415                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
9416                                 break;
9417
9418                         /*
9419                          * For the load comparisons with the other CPUs,
9420                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
9421                          * capacity, so that the load can be moved away
9422                          * from the CPU that is potentially running at a
9423                          * lower capacity.
9424                          *
9425                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
9426                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
9427                          * division works out to:
9428                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
9429                          * where j is our previous maximum.
9430                          */
9431                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
9432                                 busiest_load = load;
9433                                 busiest_capacity = capacity;
9434                                 busiest = rq;
9435                         }
9436                         break;
9437
9438                 case migrate_util:
9439                         util = cpu_util(cpu_of(rq));
9440
9441                         /*
9442                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
9443                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
9444                          * detach the task.
9445                          */
9446                         if (nr_running <= 1)
9447                                 continue;
9448
9449                         if (busiest_util < util) {
9450                                 busiest_util = util;
9451                                 busiest = rq;
9452                         }
9453                         break;
9454
9455                 case migrate_task:
9456                         if (busiest_nr < nr_running) {
9457                                 busiest_nr = nr_running;
9458                                 busiest = rq;
9459                         }
9460                         break;
9461
9462                 case migrate_misfit:
9463                         /*
9464                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
9465                          * simply seek the "biggest" misfit task.
9466                          */
9467                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
9468                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
9469                                 busiest = rq;
9470                         }
9471
9472                         break;
9473
9474                 }
9475         }
9476
9477         return busiest;
9478 }
9479
9480 /*
9481  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
9482  * so long as it is large enough.
9483  */
9484 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
9485
9486 static inline bool
9487 asym_active_balance(struct lb_env *env)
9488 {
9489         /*
9490          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
9491          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
9492          * highest priority CPUs.
9493          */
9494         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
9495                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
9496 }
9497
9498 static inline bool
9499 voluntary_active_balance(struct lb_env *env)
9500 {
9501         struct sched_domain *sd = env->sd;
9502
9503         if (asym_active_balance(env))
9504                 return 1;
9505
9506         /*
9507          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
9508          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
9509          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
9510          * available on dst_cpu.
9511          */
9512         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9513             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
9514                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
9515                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
9516                         return 1;
9517         }
9518
9519         if (env->migration_type == migrate_misfit)
9520                 return 1;
9521
9522         return 0;
9523 }
9524
9525 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
9526 {
9527         struct sched_domain *sd = env->sd;
9528
9529         if (voluntary_active_balance(env))
9530                 return 1;
9531
9532         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
9533 }
9534
9535 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
9536
9537 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
9538 {
9539         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9540         int cpu;
9541
9542         /*
9543          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
9544          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
9545          */
9546         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
9547                 return 0;
9548
9549         /*
9550          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
9551          * to do the newly idle load balance.
9552          */
9553         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9554                 return 1;
9555
9556         /* Try to find first idle CPU */
9557         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
9558                 if (!idle_cpu(cpu))
9559                         continue;
9560
9561                 /* Are we the first idle CPU? */
9562                 return cpu == env->dst_cpu;
9563         }
9564
9565         /* Are we the first CPU of this group ? */
9566         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
9567 }
9568
9569 /*
9570  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
9571  * tasks if there is an imbalance.
9572  */
9573 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
9574                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
9575                         int *continue_balancing)
9576 {
9577         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
9578         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
9579         struct sched_group *group;
9580         struct rq *busiest;
9581         struct rq_flags rf;
9582         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
9583
9584         struct lb_env env = {
9585                 .sd             = sd,
9586                 .dst_cpu        = this_cpu,
9587                 .dst_rq         = this_rq,
9588                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
9589                 .idle           = idle,
9590                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
9591                 .cpus           = cpus,
9592                 .fbq_type       = all,
9593                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
9594         };
9595
9596         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
9597
9598         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
9599
9600 redo:
9601         if (!should_we_balance(&env)) {
9602                 *continue_balancing = 0;
9603                 goto out_balanced;
9604         }
9605
9606         group = find_busiest_group(&env);
9607         if (!group) {
9608                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
9609                 goto out_balanced;
9610         }
9611
9612         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
9613         if (!busiest) {
9614                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
9615                 goto out_balanced;
9616         }
9617
9618         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
9619
9620         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
9621
9622         env.src_cpu = busiest->cpu;
9623         env.src_rq = busiest;
9624
9625         ld_moved = 0;
9626         if (busiest->nr_running > 1) {
9627                 /*
9628                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
9629                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
9630                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
9631                  * correctly treated as an imbalance.
9632                  */
9633                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9634                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
9635
9636 more_balance:
9637                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
9638                 update_rq_clock(busiest);
9639
9640                 /*
9641                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
9642                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
9643                  */
9644                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
9645
9646                 /*
9647                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
9648                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
9649                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
9650                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
9651                  * See task_rq_lock() family for the details.
9652                  */
9653
9654                 rq_unlock(busiest, &rf);
9655
9656                 if (cur_ld_moved) {
9657                         attach_tasks(&env);
9658                         ld_moved += cur_ld_moved;
9659                 }
9660
9661                 local_irq_restore(rf.flags);
9662
9663                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
9664                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
9665                         goto more_balance;
9666                 }
9667
9668                 /*
9669                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
9670                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
9671                  * where they can run. The upper limit on how many times we
9672                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
9673                  * sched_group.
9674                  *
9675                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
9676                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
9677                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
9678                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
9679                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
9680                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
9681                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
9682                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
9683                  * This however should not happen so much in practice and
9684                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
9685                  * excess load moved.
9686                  */
9687                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
9688
9689                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
9690                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
9691
9692                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
9693                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
9694                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
9695                         env.loop         = 0;
9696                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
9697
9698                         /*
9699                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
9700                          * need to continue with same src_cpu.
9701                          */
9702                         goto more_balance;
9703                 }
9704
9705                 /*
9706                  * We failed to reach balance because of affinity.
9707                  */
9708                 if (sd_parent) {
9709                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9710
9711                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
9712                                 *group_imbalance = 1;
9713                 }
9714
9715                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
9716                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9717                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
9718                         /*
9719                          * Attempting to continue load balancing at the current
9720                          * sched_domain level only makes sense if there are
9721                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
9722                          * pull load from which are not contained within the
9723                          * destination group that is receiving any migrated
9724                          * load.
9725                          */
9726                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
9727                                 env.loop = 0;
9728                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
9729                                 goto redo;
9730                         }
9731                         goto out_all_pinned;
9732                 }
9733         }
9734
9735         if (!ld_moved) {
9736                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
9737                 /*
9738                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
9739                  * We do not want newidle balance, which can be very
9740                  * frequent, pollute the failure counter causing
9741                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
9742                  */
9743                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
9744                         sd->nr_balance_failed++;
9745
9746                 if (need_active_balance(&env)) {
9747                         unsigned long flags;
9748
9749                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
9750
9751                         /*
9752                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
9753                          * if the curr task on busiest CPU can't be
9754                          * moved to this_cpu:
9755                          */
9756                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
9757                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
9758                                                             flags);
9759                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9760                                 goto out_one_pinned;
9761                         }
9762
9763                         /*
9764                          * ->active_balance synchronizes accesses to
9765                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
9766                          * only after active load balance is finished.
9767                          */
9768                         if (!busiest->active_balance) {
9769                                 busiest->active_balance = 1;
9770                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
9771                                 active_balance = 1;
9772                         }
9773                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
9774
9775                         if (active_balance) {
9776                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
9777                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
9778                                         &busiest->active_balance_work);
9779                         }
9780
9781                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
9782                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
9783                 }
9784         } else
9785                 sd->nr_balance_failed = 0;
9786
9787         if (likely(!active_balance) || voluntary_active_balance(&env)) {
9788                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
9789                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
9790         } else {
9791                 /*
9792                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
9793                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
9794                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
9795                  * detach_tasks).
9796                  */
9797                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
9798                         sd->balance_interval *= 2;
9799         }
9800
9801         goto out;
9802
9803 out_balanced:
9804         /*
9805          * We reach balance although we may have faced some affinity
9806          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
9807          * a chance to move and fix the imbalance.
9808          */
9809         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9810                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9811
9812                 if (*group_imbalance)
9813                         *group_imbalance = 0;
9814         }
9815
9816 out_all_pinned:
9817         /*
9818          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
9819          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
9820          * can try to migrate them.
9821          */
9822         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
9823
9824         sd->nr_balance_failed = 0;
9825
9826 out_one_pinned:
9827         ld_moved = 0;
9828
9829         /*
9830          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
9831          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
9832          * skyrocketting in a short amount of time. Skip the balance_interval
9833          * increase logic to avoid that.
9834          */
9835         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9836                 goto out;
9837
9838         /* tune up the balancing interval */
9839         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
9840              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
9841             sd->balance_interval < sd->max_interval)
9842                 sd->balance_interval *= 2;
9843 out:
9844         return ld_moved;
9845 }
9846
9847 static inline unsigned long
9848 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
9849 {
9850         unsigned long interval = sd->balance_interval;
9851
9852         if (cpu_busy)
9853                 interval *= sd->busy_factor;
9854
9855         /* scale ms to jiffies */
9856         interval = msecs_to_jiffies(interval);
9857
9858         /*
9859          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
9860          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
9861          * from being multiples of each other.
9862          */
9863         if (cpu_busy)
9864                 interval -= 1;
9865
9866         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9867
9868         return interval;
9869 }
9870
9871 static inline void
9872 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
9873 {
9874         unsigned long interval, next;
9875
9876         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
9877         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
9878         next = sd->last_balance + interval;
9879
9880         if (time_after(*next_balance, next))
9881                 *next_balance = next;
9882 }
9883
9884 /*
9885  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
9886  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
9887  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
9888  * avoids physical / logical imbalances.
9889  */
9890 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
9891 {
9892         struct rq *busiest_rq = data;
9893         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
9894         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
9895         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
9896         struct sched_domain *sd;
9897         struct task_struct *p = NULL;
9898         struct rq_flags rf;
9899
9900         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
9901         /*
9902          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
9903          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
9904          * inactive CPUs.
9905          */
9906         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
9907                 goto out_unlock;
9908
9909         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
9910         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
9911                      !busiest_rq->active_balance))
9912                 goto out_unlock;
9913
9914         /* Is there any task to move? */
9915         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
9916                 goto out_unlock;
9917
9918         /*
9919          * This condition is "impossible", if it occurs
9920          * we need to fix it. Originally reported by
9921          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
9922          */
9923         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
9924
9925         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
9926         rcu_read_lock();
9927         for_each_domain(target_cpu, sd) {
9928                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
9929                         break;
9930         }
9931
9932         if (likely(sd)) {
9933                 struct lb_env env = {
9934                         .sd             = sd,
9935                         .dst_cpu        = target_cpu,
9936                         .dst_rq         = target_rq,
9937                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9938                         .src_rq         = busiest_rq,
9939                         .idle           = CPU_IDLE,
9940                         /*
9941                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
9942                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
9943                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
9944                          * about DST_PINNED.
9945                          */
9946                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
9947                 };
9948
9949                 schedstat_inc(sd->alb_count);
9950                 update_rq_clock(busiest_rq);
9951
9952                 p = detach_one_task(&env);
9953                 if (p) {
9954                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
9955                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
9956                         sd->nr_balance_failed = 0;
9957                 } else {
9958                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
9959                 }
9960         }
9961         rcu_read_unlock();
9962 out_unlock:
9963         busiest_rq->active_balance = 0;
9964         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
9965
9966         if (p)
9967                 attach_one_task(target_rq, p);
9968
9969         local_irq_enable();
9970
9971         return 0;
9972 }
9973
9974 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9975
9976 /*
9977  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9978  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9979  */
9980 void update_max_interval(void)
9981 {
9982         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9983 }
9984
9985 /*
9986  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9987  * and initiates a balancing operation if so.
9988  *
9989  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9990  */
9991 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9992 {
9993         int continue_balancing = 1;
9994         int cpu = rq->cpu;
9995         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
9996         unsigned long interval;
9997         struct sched_domain *sd;
9998         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9999         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
10000         int update_next_balance = 0;
10001         int need_serialize, need_decay = 0;
10002         u64 max_cost = 0;
10003
10004         rcu_read_lock();
10005         for_each_domain(cpu, sd) {
10006                 /*
10007                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
10008                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
10009                  */
10010                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
10011                         sd->max_newidle_lb_cost =
10012                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
10013                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
10014                         need_decay = 1;
10015                 }
10016                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
10017
10018                 /*
10019                  * Stop the load balance at this level. There is another
10020                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
10021                  * actively.
10022                  */
10023                 if (!continue_balancing) {
10024                         if (need_decay)
10025                                 continue;
10026                         break;
10027                 }
10028
10029                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10030
10031                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
10032                 if (need_serialize) {
10033                         if (!spin_trylock(&balancing))
10034                                 goto out;
10035                 }
10036
10037                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
10038                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
10039                                 /*
10040                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
10041                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
10042                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
10043                                  */
10044                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10045                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10046                         }
10047                         sd->last_balance = jiffies;
10048                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10049                 }
10050                 if (need_serialize)
10051                         spin_unlock(&balancing);
10052 out:
10053                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
10054                         next_balance = sd->last_balance + interval;
10055                         update_next_balance = 1;
10056                 }
10057         }
10058         if (need_decay) {
10059                 /*
10060                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
10061                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
10062                  */
10063                 rq->max_idle_balance_cost =
10064                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
10065         }
10066         rcu_read_unlock();
10067
10068         /*
10069          * next_balance will be updated only when there is a need.
10070          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
10071          * updated.
10072          */
10073         if (likely(update_next_balance)) {
10074                 rq->next_balance = next_balance;
10075
10076 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10077                 /*
10078                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
10079                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
10080                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
10081                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
10082                  * balance for itself and we need to update the
10083                  * nohz.next_balance accordingly.
10084                  */
10085                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
10086                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
10087 #endif
10088         }
10089 }
10090
10091 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
10092 {
10093         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
10094 }
10095
10096 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10097 /*
10098  * idle load balancing details
10099  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
10100  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
10101  *   load balancing for all the idle CPUs.
10102  * - HK_FLAG_MISC CPUs are used for this task, because HK_FLAG_SCHED not set
10103  *   anywhere yet.
10104  */
10105
10106 static inline int find_new_ilb(void)
10107 {
10108         int ilb;
10109
10110         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask,
10111                               housekeeping_cpumask(HK_FLAG_MISC)) {
10112
10113                 if (ilb == smp_processor_id())
10114                         continue;
10115
10116                 if (idle_cpu(ilb))
10117                         return ilb;
10118         }
10119
10120         return nr_cpu_ids;
10121 }
10122
10123 /*
10124  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
10125  * idle CPU in the HK_FLAG_MISC housekeeping set (if there is one).
10126  */
10127 static void kick_ilb(unsigned int flags)
10128 {
10129         int ilb_cpu;
10130
10131         /*
10132          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
10133          * not if we only update stats.
10134          */
10135         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10136                 nohz.next_balance = jiffies+1;
10137
10138         ilb_cpu = find_new_ilb();
10139
10140         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
10141                 return;
10142
10143         /*
10144          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
10145          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
10146          */
10147         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
10148         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
10149                 return;
10150
10151         /*
10152          * This way we generate an IPI on the target CPU which
10153          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
10154          * will be run before returning from the IPI.
10155          */
10156         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
10157 }
10158
10159 /*
10160  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
10161  * of idle CPUs in the system.
10162  */
10163 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
10164 {
10165         unsigned long now = jiffies;
10166         struct sched_domain_shared *sds;
10167         struct sched_domain *sd;
10168         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
10169         unsigned int flags = 0;
10170
10171         if (unlikely(rq->idle_balance))
10172                 return;
10173
10174         /*
10175          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
10176          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
10177          */
10178         nohz_balance_exit_idle(rq);
10179
10180         /*
10181          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
10182          * balancing.
10183          */
10184         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
10185                 return;
10186
10187         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
10188             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10189                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
10190
10191         if (time_before(now, nohz.next_balance))
10192                 goto out;
10193
10194         if (rq->nr_running >= 2) {
10195                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10196                 goto out;
10197         }
10198
10199         rcu_read_lock();
10200
10201         sd = rcu_dereference(rq->sd);
10202         if (sd) {
10203                 /*
10204                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
10205                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
10206                  * on.
10207                  */
10208                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
10209                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10210                         goto unlock;
10211                 }
10212         }
10213
10214         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
10215         if (sd) {
10216                 /*
10217                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
10218                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
10219                  * around.
10220                  */
10221                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
10222                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
10223                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10224                                 goto unlock;
10225                         }
10226                 }
10227         }
10228
10229         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
10230         if (sd) {
10231                 /*
10232                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
10233                  * to run the misfit task on.
10234                  */
10235                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
10236                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10237                         goto unlock;
10238                 }
10239
10240                 /*
10241                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
10242                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
10243                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
10244                  *
10245                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
10246                  */
10247                 goto unlock;
10248         }
10249
10250         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
10251         if (sds) {
10252                 /*
10253                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
10254                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
10255                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
10256                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
10257                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
10258                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
10259                  * like this LLC domain has tasks we could move.
10260                  */
10261                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
10262                 if (nr_busy > 1) {
10263                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10264                         goto unlock;
10265                 }
10266         }
10267 unlock:
10268         rcu_read_unlock();
10269 out:
10270         if (flags)
10271                 kick_ilb(flags);
10272 }
10273
10274 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
10275 {
10276         struct sched_domain *sd;
10277
10278         rcu_read_lock();
10279         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10280
10281         if (!sd || !sd->nohz_idle)
10282                 goto unlock;
10283         sd->nohz_idle = 0;
10284
10285         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10286 unlock:
10287         rcu_read_unlock();
10288 }
10289
10290 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
10291 {
10292         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
10293
10294         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
10295                 return;
10296
10297         rq->nohz_tick_stopped = 0;
10298         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10299         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
10300
10301         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
10302 }
10303
10304 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
10305 {
10306         struct sched_domain *sd;
10307
10308         rcu_read_lock();
10309         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10310
10311         if (!sd || sd->nohz_idle)
10312                 goto unlock;
10313         sd->nohz_idle = 1;
10314
10315         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10316 unlock:
10317         rcu_read_unlock();
10318 }
10319
10320 /*
10321  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
10322  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
10323  */
10324 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
10325 {
10326         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10327
10328         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
10329
10330         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
10331         if (!cpu_active(cpu))
10332                 return;
10333
10334         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
10335         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
10336                 return;
10337
10338         /*
10339          * Can be set safely without rq->lock held
10340          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
10341          * rq->lock is held during the check and the clear
10342          */
10343         rq->has_blocked_load = 1;
10344
10345         /*
10346          * The tick is still stopped but load could have been added in the
10347          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
10348          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
10349          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
10350          */
10351         if (rq->nohz_tick_stopped)
10352                 goto out;
10353
10354         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
10355         if (on_null_domain(rq))
10356                 return;
10357
10358         rq->nohz_tick_stopped = 1;
10359
10360         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10361         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
10362
10363         /*
10364          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
10365          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
10366          * store.
10367          */
10368         smp_mb__after_atomic();
10369
10370         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
10371
10372 out:
10373         /*
10374          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
10375          * enable the periodic update of the load of idle cpus
10376          */
10377         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10378 }
10379
10380 /*
10381  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
10382  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
10383  * tasks movement depending of flags.
10384  * The function returns false if the loop has stopped before running
10385  * through all idle CPUs.
10386  */
10387 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
10388                                enum cpu_idle_type idle)
10389 {
10390         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10391         unsigned long now = jiffies;
10392         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
10393         bool has_blocked_load = false;
10394         int update_next_balance = 0;
10395         int this_cpu = this_rq->cpu;
10396         int balance_cpu;
10397         int ret = false;
10398         struct rq *rq;
10399
10400         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
10401
10402         /*
10403          * We assume there will be no idle load after this update and clear
10404          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
10405          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
10406          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
10407          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
10408          * check the load of an idle cpu.
10409          */
10410         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
10411
10412         /*
10413          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
10414          * store from nohz_balance_enter_idle().
10415          */
10416         smp_mb();
10417
10418         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
10419                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
10420                         continue;
10421
10422                 /*
10423                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
10424                  * work being done for other CPUs. Next load
10425                  * balancing owner will pick it up.
10426                  */
10427                 if (need_resched()) {
10428                         has_blocked_load = true;
10429                         goto abort;
10430                 }
10431
10432                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
10433
10434                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
10435
10436                 /*
10437                  * If time for next balance is due,
10438                  * do the balance.
10439                  */
10440                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
10441                         struct rq_flags rf;
10442
10443                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10444                         update_rq_clock(rq);
10445                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10446
10447                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10448                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
10449                 }
10450
10451                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
10452                         next_balance = rq->next_balance;
10453                         update_next_balance = 1;
10454                 }
10455         }
10456
10457         /*
10458          * next_balance will be updated only when there is a need.
10459          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
10460          * updated.
10461          */
10462         if (likely(update_next_balance))
10463                 nohz.next_balance = next_balance;
10464
10465         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
10466         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
10467                 update_blocked_averages(this_cpu);
10468                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
10469         }
10470
10471         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10472                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
10473
10474         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
10475                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
10476
10477         /* The full idle balance loop has been done */
10478         ret = true;
10479
10480 abort:
10481         /* There is still blocked load, enable periodic update */
10482         if (has_blocked_load)
10483                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10484
10485         return ret;
10486 }
10487
10488 /*
10489  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
10490  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
10491  */
10492 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10493 {
10494         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
10495
10496         if (!flags)
10497                 return false;
10498
10499         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
10500
10501         if (idle != CPU_IDLE)
10502                 return false;
10503
10504         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
10505
10506         return true;
10507 }
10508
10509 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
10510 {
10511         int this_cpu = this_rq->cpu;
10512
10513         /*
10514          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
10515          * housekeeping
10516          */
10517         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
10518                 return;
10519
10520         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
10521         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
10522                 return;
10523
10524         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
10525         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
10526             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10527                 return;
10528
10529         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
10530         /*
10531          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
10532          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
10533          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
10534          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
10535          */
10536         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
10537                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
10538         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
10539 }
10540
10541 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10542 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
10543
10544 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10545 {
10546         return false;
10547 }
10548
10549 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
10550 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10551
10552 /*
10553  * newidle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
10554  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
10555  *
10556  * Returns:
10557  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
10558  *     0 - failed, no new tasks
10559  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
10560  */
10561 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
10562 {
10563         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
10564         int this_cpu = this_rq->cpu;
10565         struct sched_domain *sd;
10566         int pulled_task = 0;
10567         u64 curr_cost = 0;
10568
10569         update_misfit_status(NULL, this_rq);
10570         /*
10571          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
10572          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
10573          */
10574         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
10575
10576         /*
10577          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
10578          */
10579         if (!cpu_active(this_cpu))
10580                 return 0;
10581
10582         /*
10583          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
10584          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
10585          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
10586          * re-start the picking loop.
10587          */
10588         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
10589
10590         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
10591             !READ_ONCE(this_rq->rd->overload)) {
10592
10593                 rcu_read_lock();
10594                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
10595                 if (sd)
10596                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10597                 rcu_read_unlock();
10598
10599                 nohz_newidle_balance(this_rq);
10600
10601                 goto out;
10602         }
10603
10604         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
10605
10606         update_blocked_averages(this_cpu);
10607         rcu_read_lock();
10608         for_each_domain(this_cpu, sd) {
10609                 int continue_balancing = 1;
10610                 u64 t0, domain_cost;
10611
10612                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
10613                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10614                         break;
10615                 }
10616
10617                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
10618                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
10619
10620                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
10621                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
10622                                                    &continue_balancing);
10623
10624                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
10625                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
10626                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
10627
10628                         curr_cost += domain_cost;
10629                 }
10630
10631                 update_next_balance(sd, &next_balance);
10632
10633                 /*
10634                  * Stop searching for tasks to pull if there are
10635                  * now runnable tasks on this rq.
10636                  */
10637                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
10638                         break;
10639         }
10640         rcu_read_unlock();
10641
10642         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
10643
10644         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
10645                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
10646
10647 out:
10648         /*
10649          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
10650          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
10651          * pretend we pulled a task.
10652          */
10653         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
10654                 pulled_task = 1;
10655
10656         /* Move the next balance forward */
10657         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
10658                 this_rq->next_balance = next_balance;
10659
10660         /* Is there a task of a high priority class? */
10661         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
10662                 pulled_task = -1;
10663
10664         if (pulled_task)
10665                 this_rq->idle_stamp = 0;
10666
10667         rq_repin_lock(this_rq, rf);
10668
10669         return pulled_task;
10670 }
10671
10672 /*
10673  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
10674  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
10675  */
10676 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
10677 {
10678         struct rq *this_rq = this_rq();
10679         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
10680                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10681
10682         /*
10683          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
10684          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
10685          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
10686          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
10687          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
10688          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
10689          */
10690         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
10691                 return;
10692
10693         /* normal load balance */
10694         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
10695         rebalance_domains(this_rq, idle);
10696 }
10697
10698 /*
10699  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
10700  */
10701 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
10702 {
10703         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
10704         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
10705                 return;
10706
10707         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
10708                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
10709
10710         nohz_balancer_kick(rq);
10711 }
10712
10713 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
10714 {
10715         update_sysctl();
10716
10717         update_runtime_enabled(rq);
10718 }
10719
10720 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
10721 {
10722         update_sysctl();
10723
10724         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
10725         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
10726 }
10727
10728 #endif /* CONFIG_SMP */
10729
10730 /*
10731  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
10732  *
10733  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
10734  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
10735  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
10736  * parameters.
10737  */
10738 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
10739 {
10740         struct cfs_rq *cfs_rq;
10741         struct sched_entity *se = &curr->se;
10742
10743         for_each_sched_entity(se) {
10744                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10745                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
10746         }
10747
10748         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
10749                 task_tick_numa(rq, curr);
10750
10751         update_misfit_status(curr, rq);
10752         update_overutilized_status(task_rq(curr));
10753 }
10754
10755 /*
10756  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
10757  *  - child not yet on the tasklist
10758  *  - preemption disabled
10759  */
10760 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
10761 {
10762         struct cfs_rq *cfs_rq;
10763         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
10764         struct rq *rq = this_rq();
10765         struct rq_flags rf;
10766
10767         rq_lock(rq, &rf);
10768         update_rq_clock(rq);
10769
10770         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
10771         curr = cfs_rq->curr;
10772         if (curr) {
10773                 update_curr(cfs_rq);
10774                 se->vruntime = curr->vruntime;
10775         }
10776         place_entity(cfs_rq, se, 1);
10777
10778         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
10779                 /*
10780                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
10781                  * 'current' within the tree based on its new key value.
10782                  */
10783                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
10784                 resched_curr(rq);
10785         }
10786
10787         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10788         rq_unlock(rq, &rf);
10789 }
10790
10791 /*
10792  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
10793  * the current task.
10794  */
10795 static void
10796 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
10797 {
10798         if (!task_on_rq_queued(p))
10799                 return;
10800
10801         if (rq->cfs.nr_running == 1)
10802                 return;
10803
10804         /*
10805          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
10806          * our priority decreased, or if we are not currently running on
10807          * this runqueue and our priority is higher than the current's
10808          */
10809         if (rq->curr == p) {
10810                 if (p->prio > oldprio)
10811                         resched_curr(rq);
10812         } else
10813                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
10814 }
10815
10816 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
10817 {
10818         struct sched_entity *se = &p->se;
10819
10820         /*
10821          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
10822          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
10823          * vruntime.
10824          */
10825         if (p->on_rq)
10826                 return true;
10827
10828         /*
10829          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
10830          * But there are some cases where it has already been normalized:
10831          *
10832          * - A forked child which is waiting for being woken up by
10833          *   wake_up_new_task().
10834          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
10835          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
10836          */
10837         if (!se->sum_exec_runtime ||
10838             (p->state == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
10839                 return true;
10840
10841         return false;
10842 }
10843
10844 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10845 /*
10846  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
10847  * visible to the root
10848  */
10849 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10850 {
10851         struct cfs_rq *cfs_rq;
10852
10853         /* Start to propagate at parent */
10854         se = se->parent;
10855
10856         for_each_sched_entity(se) {
10857                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10858
10859                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
10860                         break;
10861
10862                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
10863         }
10864 }
10865 #else
10866 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
10867 #endif
10868
10869 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10870 {
10871         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10872
10873         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
10874         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10875         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10876         update_tg_load_avg(cfs_rq);
10877         propagate_entity_cfs_rq(se);
10878 }
10879
10880 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10881 {
10882         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10883
10884 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10885         /*
10886          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
10887          * class maintain depth value), reset depth properly.
10888          */
10889         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10890 #endif
10891
10892         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
10893         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
10894         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10895         update_tg_load_avg(cfs_rq);
10896         propagate_entity_cfs_rq(se);
10897 }
10898
10899 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10900 {
10901         struct sched_entity *se = &p->se;
10902         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10903
10904         if (!vruntime_normalized(p)) {
10905                 /*
10906                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
10907                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
10908                  */
10909                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
10910                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10911         }
10912
10913         detach_entity_cfs_rq(se);
10914 }
10915
10916 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10917 {
10918         struct sched_entity *se = &p->se;
10919         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10920
10921         attach_entity_cfs_rq(se);
10922
10923         if (!vruntime_normalized(p))
10924                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
10925 }
10926
10927 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10928 {
10929         detach_task_cfs_rq(p);
10930 }
10931
10932 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10933 {
10934         attach_task_cfs_rq(p);
10935
10936         if (task_on_rq_queued(p)) {
10937                 /*
10938                  * We were most likely switched from sched_rt, so
10939                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
10940                  * if we can still preempt the current task.
10941                  */
10942                 if (rq->curr == p)
10943                         resched_curr(rq);
10944                 else
10945                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
10946         }
10947 }
10948
10949 /* Account for a task changing its policy or group.
10950  *
10951  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
10952  * migrates between groups/classes.
10953  */
10954 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
10955 {
10956         struct sched_entity *se = &p->se;
10957
10958 #ifdef CONFIG_SMP
10959         if (task_on_rq_queued(p)) {
10960                 /*
10961                  * Move the next running task to the front of the list, so our
10962                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
10963                  */
10964                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
10965         }
10966 #endif
10967
10968         for_each_sched_entity(se) {
10969                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10970
10971                 set_next_entity(cfs_rq, se);
10972                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
10973                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
10974         }
10975 }
10976
10977 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10978 {
10979         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
10980         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10981 #ifndef CONFIG_64BIT
10982         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10983 #endif
10984 #ifdef CONFIG_SMP
10985         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
10986 #endif
10987 }
10988
10989 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10990 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10991 {
10992         struct sched_entity *se = &p->se;
10993
10994         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10995         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10996 }
10997
10998 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10999 {
11000         detach_task_cfs_rq(p);
11001         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11002
11003 #ifdef CONFIG_SMP
11004         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
11005         p->se.avg.last_update_time = 0;
11006 #endif
11007         attach_task_cfs_rq(p);
11008 }
11009
11010 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
11011 {
11012         switch (type) {
11013         case TASK_SET_GROUP:
11014                 task_set_group_fair(p);
11015                 break;
11016
11017         case TASK_MOVE_GROUP:
11018                 task_move_group_fair(p);
11019                 break;
11020         }
11021 }
11022
11023 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11024 {
11025         int i;
11026
11027         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11028
11029         for_each_possible_cpu(i) {
11030                 if (tg->cfs_rq)
11031                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
11032                 if (tg->se)
11033                         kfree(tg->se[i]);
11034         }
11035
11036         kfree(tg->cfs_rq);
11037         kfree(tg->se);
11038 }
11039
11040 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11041 {
11042         struct sched_entity *se;
11043         struct cfs_rq *cfs_rq;
11044         int i;
11045
11046         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
11047         if (!tg->cfs_rq)
11048                 goto err;
11049         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
11050         if (!tg->se)
11051                 goto err;
11052
11053         tg->shares = NICE_0_LOAD;
11054
11055         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11056
11057         for_each_possible_cpu(i) {
11058                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
11059                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11060                 if (!cfs_rq)
11061                         goto err;
11062
11063                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
11064                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11065                 if (!se)
11066                         goto err_free_rq;
11067
11068                 init_cfs_rq(cfs_rq);
11069                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
11070                 init_entity_runnable_average(se);
11071         }
11072
11073         return 1;
11074
11075 err_free_rq:
11076         kfree(cfs_rq);
11077 err:
11078         return 0;
11079 }
11080
11081 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11082 {
11083         struct sched_entity *se;
11084         struct rq_flags rf;
11085         struct rq *rq;
11086         int i;
11087
11088         for_each_possible_cpu(i) {
11089                 rq = cpu_rq(i);
11090                 se = tg->se[i];
11091                 rq_lock_irq(rq, &rf);
11092                 update_rq_clock(rq);
11093                 attach_entity_cfs_rq(se);
11094                 sync_throttle(tg, i);
11095                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
11096         }
11097 }
11098
11099 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11100 {
11101         unsigned long flags;
11102         struct rq *rq;
11103         int cpu;
11104
11105         for_each_possible_cpu(cpu) {
11106                 if (tg->se[cpu])
11107                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
11108
11109                 /*
11110                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
11111                  * check on_list without danger of it being re-added.
11112                  */
11113                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
11114                         continue;
11115
11116                 rq = cpu_rq(cpu);
11117
11118                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
11119                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
11120                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
11121         }
11122 }
11123
11124 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
11125                         struct sched_entity *se, int cpu,
11126                         struct sched_entity *parent)
11127 {
11128         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11129
11130         cfs_rq->tg = tg;
11131         cfs_rq->rq = rq;
11132         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
11133
11134         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
11135         tg->se[cpu] = se;
11136
11137         /* se could be NULL for root_task_group */
11138         if (!se)
11139                 return;
11140
11141         if (!parent) {
11142                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
11143                 se->depth = 0;
11144         } else {
11145                 se->cfs_rq = parent->my_q;
11146                 se->depth = parent->depth + 1;
11147         }
11148
11149         se->my_q = cfs_rq;
11150         /* guarantee group entities always have weight */
11151         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
11152         se->parent = parent;
11153 }
11154
11155 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
11156
11157 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11158 {
11159         int i;
11160
11161         /*
11162          * We can't change the weight of the root cgroup.
11163          */
11164         if (!tg->se[0])
11165                 return -EINVAL;
11166
11167         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
11168
11169         mutex_lock(&shares_mutex);
11170         if (tg->shares == shares)
11171                 goto done;
11172
11173         tg->shares = shares;
11174         for_each_possible_cpu(i) {
11175                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11176                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11177                 struct rq_flags rf;
11178
11179                 /* Propagate contribution to hierarchy */
11180                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11181                 update_rq_clock(rq);
11182                 for_each_sched_entity(se) {
11183                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
11184                         update_cfs_group(se);
11185                 }
11186                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11187         }
11188
11189 done:
11190         mutex_unlock(&shares_mutex);
11191         return 0;
11192 }
11193 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11194
11195 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11196
11197 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11198 {
11199         return 1;
11200 }
11201
11202 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11203
11204 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11205
11206 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11207
11208
11209 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
11210 {
11211         struct sched_entity *se = &task->se;
11212         unsigned int rr_interval = 0;
11213
11214         /*
11215          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
11216          * idle runqueue:
11217          */
11218         if (rq->cfs.load.weight)
11219                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
11220
11221         return rr_interval;
11222 }
11223
11224 /*
11225  * All the scheduling class methods:
11226  */
11227 DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
11228
11229         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
11230         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
11231         .yield_task             = yield_task_fair,
11232         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
11233
11234         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
11235
11236         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
11237         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
11238         .set_next_task          = set_next_task_fair,
11239
11240 #ifdef CONFIG_SMP
11241         .balance                = balance_fair,
11242         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
11243         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
11244
11245         .rq_online              = rq_online_fair,
11246         .rq_offline             = rq_offline_fair,
11247
11248         .task_dead              = task_dead_fair,
11249         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
11250 #endif
11251
11252         .task_tick              = task_tick_fair,
11253         .task_fork              = task_fork_fair,
11254
11255         .prio_changed           = prio_changed_fair,
11256         .switched_from          = switched_from_fair,
11257         .switched_to            = switched_to_fair,
11258
11259         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
11260
11261         .update_curr            = update_curr_fair,
11262
11263 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11264         .task_change_group      = task_change_group_fair,
11265 #endif
11266
11267 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
11268         .uclamp_enabled         = 1,
11269 #endif
11270 };
11271
11272 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
11273 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
11274 {
11275         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
11276
11277         rcu_read_lock();
11278         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
11279                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
11280         rcu_read_unlock();
11281 }
11282
11283 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
11284 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
11285 {
11286         int node;
11287         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
11288         struct numa_group *ng;
11289
11290         rcu_read_lock();
11291         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
11292         for_each_online_node(node) {
11293                 if (p->numa_faults) {
11294                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
11295                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11296                 }
11297                 if (ng) {
11298                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
11299                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11300                 }
11301                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
11302         }
11303         rcu_read_unlock();
11304 }
11305 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
11306 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
11307
11308 __init void init_sched_fair_class(void)
11309 {
11310 #ifdef CONFIG_SMP
11311         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
11312
11313 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
11314         nohz.next_balance = jiffies;
11315         nohz.next_blocked = jiffies;
11316         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
11317 #endif
11318 #endif /* SMP */
11319
11320 }
11321
11322 /*
11323  * Helper functions to facilitate extracting info from tracepoints.
11324  */
11325
11326 const struct sched_avg *sched_trace_cfs_rq_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
11327 {
11328 #ifdef CONFIG_SMP
11329         return cfs_rq ? &cfs_rq->avg : NULL;
11330 #else
11331         return NULL;
11332 #endif
11333 }
11334 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_avg);
11335
11336 char *sched_trace_cfs_rq_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *str, int len)
11337 {
11338         if (!cfs_rq) {
11339                 if (str)
11340                         strlcpy(str, "(null)", len);
11341                 else
11342                         return NULL;
11343         }
11344
11345         cfs_rq_tg_path(cfs_rq, str, len);
11346         return str;
11347 }
11348 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_path);
11349
11350 int sched_trace_cfs_rq_cpu(struct cfs_rq *cfs_rq)
11351 {
11352         return cfs_rq ? cpu_of(rq_of(cfs_rq)) : -1;
11353 }
11354 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_cpu);
11355
11356 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_rt(struct rq *rq)
11357 {
11358 #ifdef CONFIG_SMP
11359         return rq ? &rq->avg_rt : NULL;
11360 #else
11361         return NULL;
11362 #endif
11363 }
11364 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_rt);
11365
11366 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_dl(struct rq *rq)
11367 {
11368 #ifdef CONFIG_SMP
11369         return rq ? &rq->avg_dl : NULL;
11370 #else
11371         return NULL;
11372 #endif
11373 }
11374 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_dl);
11375
11376 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_irq(struct rq *rq)
11377 {
11378 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ)
11379         return rq ? &rq->avg_irq : NULL;
11380 #else
11381         return NULL;
11382 #endif
11383 }
11384 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_irq);
11385
11386 int sched_trace_rq_cpu(struct rq *rq)
11387 {
11388         return rq ? cpu_of(rq) : -1;
11389 }
11390 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu);
11391
11392 int sched_trace_rq_cpu_capacity(struct rq *rq)
11393 {
11394         return rq ?
11395 #ifdef CONFIG_SMP
11396                 rq->cpu_capacity
11397 #else
11398                 SCHED_CAPACITY_SCALE
11399 #endif
11400                 : -1;
11401 }
11402 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu_capacity);
11403
11404 const struct cpumask *sched_trace_rd_span(struct root_domain *rd)
11405 {
11406 #ifdef CONFIG_SMP
11407         return rd ? rd->span : NULL;
11408 #else
11409         return NULL;
11410 #endif
11411 }
11412 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rd_span);
11413
11414 int sched_trace_rq_nr_running(struct rq *rq)
11415 {
11416         return rq ? rq->nr_running : -1;
11417 }
11418 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_nr_running);