Merge tag 'sched-core-2021-08-30' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include "sched.h"
24
25 /*
26  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
27  *
28  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
29  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
30  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
31  * based scheduling concepts.
32  *
33  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
34  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
35  *
36  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
37  */
38 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
39 static unsigned int normalized_sysctl_sched_latency     = 6000000ULL;
40
41 /*
42  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
43  *
44  * Options are:
45  *
46  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
47  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
48  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
49  *
50  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
51  */
52 unsigned int sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
53
54 /*
55  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
56  *
57  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
58  */
59 unsigned int sysctl_sched_min_granularity                       = 750000ULL;
60 static unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity     = 750000ULL;
61
62 /*
63  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
64  */
65 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
66
67 /*
68  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
69  * parent will (try to) run first.
70  */
71 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
72
73 /*
74  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
75  *
76  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
77  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
78  * have immediate wakeup/sleep latencies.
79  *
80  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
81  */
82 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity                    = 1000000UL;
83 static unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity  = 1000000UL;
84
85 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
86
87 int sched_thermal_decay_shift;
88 static int __init setup_sched_thermal_decay_shift(char *str)
89 {
90         int _shift = 0;
91
92         if (kstrtoint(str, 0, &_shift))
93                 pr_warn("Unable to set scheduler thermal pressure decay shift parameter\n");
94
95         sched_thermal_decay_shift = clamp(_shift, 0, 10);
96         return 1;
97 }
98 __setup("sched_thermal_decay_shift=", setup_sched_thermal_decay_shift);
99
100 #ifdef CONFIG_SMP
101 /*
102  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
103  */
104 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
105 {
106         return -cpu;
107 }
108
109 /*
110  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity.
111  *
112  * (default: ~20%)
113  */
114 #define fits_capacity(cap, max) ((cap) * 1280 < (max) * 1024)
115
116 /*
117  * The margin used when comparing CPU capacities.
118  * is 'cap1' noticeably greater than 'cap2'
119  *
120  * (default: ~5%)
121  */
122 #define capacity_greater(cap1, cap2) ((cap1) * 1024 > (cap2) * 1078)
123 #endif
124
125 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
126 /*
127  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
128  * each time a cfs_rq requests quota.
129  *
130  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
131  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
132  * we will always only issue the remaining available time.
133  *
134  * (default: 5 msec, units: microseconds)
135  */
136 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
137 #endif
138
139 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
140 {
141         lw->weight += inc;
142         lw->inv_weight = 0;
143 }
144
145 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
146 {
147         lw->weight -= dec;
148         lw->inv_weight = 0;
149 }
150
151 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
152 {
153         lw->weight = w;
154         lw->inv_weight = 0;
155 }
156
157 /*
158  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
159  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
160  * to users decreases. But the relationship is not linear,
161  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
162  * number of CPUs.
163  *
164  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
165  */
166 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
167 {
168         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
169         unsigned int factor;
170
171         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
172         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
173                 factor = 1;
174                 break;
175         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
176                 factor = cpus;
177                 break;
178         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
179         default:
180                 factor = 1 + ilog2(cpus);
181                 break;
182         }
183
184         return factor;
185 }
186
187 static void update_sysctl(void)
188 {
189         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
190
191 #define SET_SYSCTL(name) \
192         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
193         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
194         SET_SYSCTL(sched_latency);
195         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
196 #undef SET_SYSCTL
197 }
198
199 void __init sched_init_granularity(void)
200 {
201         update_sysctl();
202 }
203
204 #define WMULT_CONST     (~0U)
205 #define WMULT_SHIFT     32
206
207 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
208 {
209         unsigned long w;
210
211         if (likely(lw->inv_weight))
212                 return;
213
214         w = scale_load_down(lw->weight);
215
216         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
217                 lw->inv_weight = 1;
218         else if (unlikely(!w))
219                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
220         else
221                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
222 }
223
224 /*
225  * delta_exec * weight / lw.weight
226  *   OR
227  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
228  *
229  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
230  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
231  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
232  *
233  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
234  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
235  */
236 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
237 {
238         u64 fact = scale_load_down(weight);
239         u32 fact_hi = (u32)(fact >> 32);
240         int shift = WMULT_SHIFT;
241         int fs;
242
243         __update_inv_weight(lw);
244
245         if (unlikely(fact_hi)) {
246                 fs = fls(fact_hi);
247                 shift -= fs;
248                 fact >>= fs;
249         }
250
251         fact = mul_u32_u32(fact, lw->inv_weight);
252
253         fact_hi = (u32)(fact >> 32);
254         if (fact_hi) {
255                 fs = fls(fact_hi);
256                 shift -= fs;
257                 fact >>= fs;
258         }
259
260         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
261 }
262
263
264 const struct sched_class fair_sched_class;
265
266 /**************************************************************
267  * CFS operations on generic schedulable entities:
268  */
269
270 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
271
272 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
273 #define for_each_sched_entity(se) \
274                 for (; se; se = se->parent)
275
276 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
277 {
278         if (!path)
279                 return;
280
281         if (cfs_rq && task_group_is_autogroup(cfs_rq->tg))
282                 autogroup_path(cfs_rq->tg, path, len);
283         else if (cfs_rq && cfs_rq->tg->css.cgroup)
284                 cgroup_path(cfs_rq->tg->css.cgroup, path, len);
285         else
286                 strlcpy(path, "(null)", len);
287 }
288
289 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
290 {
291         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
292         int cpu = cpu_of(rq);
293
294         if (cfs_rq->on_list)
295                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
296
297         cfs_rq->on_list = 1;
298
299         /*
300          * Ensure we either appear before our parent (if already
301          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
302          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
303          * reduces this to two cases and a special case for the root
304          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
305          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
306          * to a tree or when we reach the top of the tree
307          */
308         if (cfs_rq->tg->parent &&
309             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
310                 /*
311                  * If parent is already on the list, we add the child
312                  * just before. Thanks to circular linked property of
313                  * the list, this means to put the child at the tail
314                  * of the list that starts by parent.
315                  */
316                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
317                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
318                 /*
319                  * The branch is now connected to its tree so we can
320                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
321                  * list.
322                  */
323                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
324                 return true;
325         }
326
327         if (!cfs_rq->tg->parent) {
328                 /*
329                  * cfs rq without parent should be put
330                  * at the tail of the list.
331                  */
332                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
333                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
334                 /*
335                  * We have reach the top of a tree so we can reset
336                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
337                  */
338                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
339                 return true;
340         }
341
342         /*
343          * The parent has not already been added so we want to
344          * make sure that it will be put after us.
345          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
346          * where we will add parent.
347          */
348         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
349         /*
350          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
351          * of the branch
352          */
353         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
354         return false;
355 }
356
357 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
358 {
359         if (cfs_rq->on_list) {
360                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
361
362                 /*
363                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
364                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
365                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
366                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
367                  * at the end of the enqueue.
368                  */
369                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
370                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
371
372                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
373                 cfs_rq->on_list = 0;
374         }
375 }
376
377 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
378 {
379         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
380 }
381
382 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
383 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
384         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
385                                  leaf_cfs_rq_list)
386
387 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
388 static inline struct cfs_rq *
389 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
390 {
391         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
392                 return se->cfs_rq;
393
394         return NULL;
395 }
396
397 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
398 {
399         return se->parent;
400 }
401
402 static void
403 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
404 {
405         int se_depth, pse_depth;
406
407         /*
408          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
409          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
410          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
411          * parent.
412          */
413
414         /* First walk up until both entities are at same depth */
415         se_depth = (*se)->depth;
416         pse_depth = (*pse)->depth;
417
418         while (se_depth > pse_depth) {
419                 se_depth--;
420                 *se = parent_entity(*se);
421         }
422
423         while (pse_depth > se_depth) {
424                 pse_depth--;
425                 *pse = parent_entity(*pse);
426         }
427
428         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
429                 *se = parent_entity(*se);
430                 *pse = parent_entity(*pse);
431         }
432 }
433
434 static int tg_is_idle(struct task_group *tg)
435 {
436         return tg->idle > 0;
437 }
438
439 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
440 {
441         return cfs_rq->idle > 0;
442 }
443
444 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
445 {
446         if (entity_is_task(se))
447                 return task_has_idle_policy(task_of(se));
448         return cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se));
449 }
450
451 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
452
453 #define for_each_sched_entity(se) \
454                 for (; se; se = NULL)
455
456 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
457 {
458         if (path)
459                 strlcpy(path, "(null)", len);
460 }
461
462 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
463 {
464         return true;
465 }
466
467 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
468 {
469 }
470
471 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
472 {
473 }
474
475 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
476                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
477
478 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
479 {
480         return NULL;
481 }
482
483 static inline void
484 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
485 {
486 }
487
488 static inline int tg_is_idle(struct task_group *tg)
489 {
490         return 0;
491 }
492
493 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
494 {
495         return 0;
496 }
497
498 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
499 {
500         return 0;
501 }
502
503 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
504
505 static __always_inline
506 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
507
508 /**************************************************************
509  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
510  */
511
512 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
513 {
514         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
515         if (delta > 0)
516                 max_vruntime = vruntime;
517
518         return max_vruntime;
519 }
520
521 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
522 {
523         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
524         if (delta < 0)
525                 min_vruntime = vruntime;
526
527         return min_vruntime;
528 }
529
530 static inline bool entity_before(struct sched_entity *a,
531                                 struct sched_entity *b)
532 {
533         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
534 }
535
536 #define __node_2_se(node) \
537         rb_entry((node), struct sched_entity, run_node)
538
539 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
540 {
541         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
542         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
543
544         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
545
546         if (curr) {
547                 if (curr->on_rq)
548                         vruntime = curr->vruntime;
549                 else
550                         curr = NULL;
551         }
552
553         if (leftmost) { /* non-empty tree */
554                 struct sched_entity *se = __node_2_se(leftmost);
555
556                 if (!curr)
557                         vruntime = se->vruntime;
558                 else
559                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
560         }
561
562         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
563         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
564 #ifndef CONFIG_64BIT
565         smp_wmb();
566         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
567 #endif
568 }
569
570 static inline bool __entity_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
571 {
572         return entity_before(__node_2_se(a), __node_2_se(b));
573 }
574
575 /*
576  * Enqueue an entity into the rb-tree:
577  */
578 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
579 {
580         rb_add_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline, __entity_less);
581 }
582
583 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
584 {
585         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
586 }
587
588 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
589 {
590         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
591
592         if (!left)
593                 return NULL;
594
595         return __node_2_se(left);
596 }
597
598 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
599 {
600         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
601
602         if (!next)
603                 return NULL;
604
605         return __node_2_se(next);
606 }
607
608 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
609 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
610 {
611         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
612
613         if (!last)
614                 return NULL;
615
616         return __node_2_se(last);
617 }
618
619 /**************************************************************
620  * Scheduling class statistics methods:
621  */
622
623 int sched_update_scaling(void)
624 {
625         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
626
627         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
628                                         sysctl_sched_min_granularity);
629
630 #define WRT_SYSCTL(name) \
631         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
632         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
633         WRT_SYSCTL(sched_latency);
634         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
635 #undef WRT_SYSCTL
636
637         return 0;
638 }
639 #endif
640
641 /*
642  * delta /= w
643  */
644 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
645 {
646         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
647                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
648
649         return delta;
650 }
651
652 /*
653  * The idea is to set a period in which each task runs once.
654  *
655  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
656  * this period because otherwise the slices get too small.
657  *
658  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
659  */
660 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
661 {
662         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
663                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
664         else
665                 return sysctl_sched_latency;
666 }
667
668 /*
669  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
670  * proportional to the weight.
671  *
672  * s = p*P[w/rw]
673  */
674 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
675 {
676         unsigned int nr_running = cfs_rq->nr_running;
677         u64 slice;
678
679         if (sched_feat(ALT_PERIOD))
680                 nr_running = rq_of(cfs_rq)->cfs.h_nr_running;
681
682         slice = __sched_period(nr_running + !se->on_rq);
683
684         for_each_sched_entity(se) {
685                 struct load_weight *load;
686                 struct load_weight lw;
687
688                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
689                 load = &cfs_rq->load;
690
691                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
692                         lw = cfs_rq->load;
693
694                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
695                         load = &lw;
696                 }
697                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
698         }
699
700         if (sched_feat(BASE_SLICE))
701                 slice = max(slice, (u64)sysctl_sched_min_granularity);
702
703         return slice;
704 }
705
706 /*
707  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
708  *
709  * vs = s/w
710  */
711 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
712 {
713         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
714 }
715
716 #include "pelt.h"
717 #ifdef CONFIG_SMP
718
719 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
720 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
721 static unsigned long capacity_of(int cpu);
722
723 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
724 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
725 {
726         struct sched_avg *sa = &se->avg;
727
728         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
729
730         /*
731          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
732          * they get a chance to stabilize to their real load level.
733          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
734          * nothing has been attached to the task group yet.
735          */
736         if (entity_is_task(se))
737                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
738
739         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
740 }
741
742 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
743
744 /*
745  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
746  * based on the cfs_rq's current util_avg:
747  *
748  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
749  *
750  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
751  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
752  * as when the series is a harmonic series.
753  *
754  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
755  * only 1/2 of the left utilization budget:
756  *
757  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
758  *
759  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
760  *
761  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
762  * the beginning would be like:
763  *
764  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
765  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
766  *
767  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
768  * if util_avg > util_avg_cap.
769  */
770 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
771 {
772         struct sched_entity *se = &p->se;
773         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
774         struct sched_avg *sa = &se->avg;
775         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
776         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
777
778         if (cap > 0) {
779                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
780                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
781                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
782
783                         if (sa->util_avg > cap)
784                                 sa->util_avg = cap;
785                 } else {
786                         sa->util_avg = cap;
787                 }
788         }
789
790         sa->runnable_avg = sa->util_avg;
791
792         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
793                 /*
794                  * For !fair tasks do:
795                  *
796                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
797                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
798                 switched_from_fair(rq, p);
799                  *
800                  * such that the next switched_to_fair() has the
801                  * expected state.
802                  */
803                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
804                 return;
805         }
806
807         attach_entity_cfs_rq(se);
808 }
809
810 #else /* !CONFIG_SMP */
811 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
812 {
813 }
814 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
815 {
816 }
817 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
818 {
819 }
820 #endif /* CONFIG_SMP */
821
822 /*
823  * Update the current task's runtime statistics.
824  */
825 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
826 {
827         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
828         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
829         u64 delta_exec;
830
831         if (unlikely(!curr))
832                 return;
833
834         delta_exec = now - curr->exec_start;
835         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
836                 return;
837
838         curr->exec_start = now;
839
840         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
841                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
842
843         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
844         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
845
846         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
847         update_min_vruntime(cfs_rq);
848
849         if (entity_is_task(curr)) {
850                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
851
852                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
853                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
854                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
855         }
856
857         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
858 }
859
860 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
861 {
862         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
863 }
864
865 static inline void
866 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
867 {
868         u64 wait_start, prev_wait_start;
869
870         if (!schedstat_enabled())
871                 return;
872
873         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
874         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
875
876         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
877             likely(wait_start > prev_wait_start))
878                 wait_start -= prev_wait_start;
879
880         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
881 }
882
883 static inline void
884 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
885 {
886         struct task_struct *p;
887         u64 delta;
888
889         if (!schedstat_enabled())
890                 return;
891
892         /*
893          * When the sched_schedstat changes from 0 to 1, some sched se
894          * maybe already in the runqueue, the se->statistics.wait_start
895          * will be 0.So it will let the delta wrong. We need to avoid this
896          * scenario.
897          */
898         if (unlikely(!schedstat_val(se->statistics.wait_start)))
899                 return;
900
901         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
902
903         if (entity_is_task(se)) {
904                 p = task_of(se);
905                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
906                         /*
907                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
908                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
909                          * prior to migration.
910                          */
911                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
912                         return;
913                 }
914                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
915         }
916
917         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
918                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
919         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
920         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
921         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
922 }
923
924 static inline void
925 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
926 {
927         struct task_struct *tsk = NULL;
928         u64 sleep_start, block_start;
929
930         if (!schedstat_enabled())
931                 return;
932
933         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
934         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
935
936         if (entity_is_task(se))
937                 tsk = task_of(se);
938
939         if (sleep_start) {
940                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
941
942                 if ((s64)delta < 0)
943                         delta = 0;
944
945                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
946                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
947
948                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
949                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
950
951                 if (tsk) {
952                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
953                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
954                 }
955         }
956         if (block_start) {
957                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
958
959                 if ((s64)delta < 0)
960                         delta = 0;
961
962                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
963                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
964
965                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
966                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
967
968                 if (tsk) {
969                         if (tsk->in_iowait) {
970                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
971                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
972                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
973                         }
974
975                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
976
977                         /*
978                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
979                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
980                          * amount of time that the task spent sleeping:
981                          */
982                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
983                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
984                                                 (void *)get_wchan(tsk),
985                                                 delta >> 20);
986                         }
987                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
988                 }
989         }
990 }
991
992 /*
993  * Task is being enqueued - update stats:
994  */
995 static inline void
996 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
997 {
998         if (!schedstat_enabled())
999                 return;
1000
1001         /*
1002          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1003          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1004          */
1005         if (se != cfs_rq->curr)
1006                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
1007
1008         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1009                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1010 }
1011
1012 static inline void
1013 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1014 {
1015
1016         if (!schedstat_enabled())
1017                 return;
1018
1019         /*
1020          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1021          * waiting task:
1022          */
1023         if (se != cfs_rq->curr)
1024                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1025
1026         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1027                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1028                 unsigned int state;
1029
1030                 /* XXX racy against TTWU */
1031                 state = READ_ONCE(tsk->__state);
1032                 if (state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1033                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1034                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1035                 if (state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1036                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1037                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1038         }
1039 }
1040
1041 /*
1042  * We are picking a new current task - update its stats:
1043  */
1044 static inline void
1045 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1046 {
1047         /*
1048          * We are starting a new run period:
1049          */
1050         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1051 }
1052
1053 /**************************************************
1054  * Scheduling class queueing methods:
1055  */
1056
1057 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1058 /*
1059  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1060  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1061  * numa_balancing_scan_size.
1062  */
1063 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1064 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1065
1066 /* Portion of address space to scan in MB */
1067 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1068
1069 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1070 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1071
1072 struct numa_group {
1073         refcount_t refcount;
1074
1075         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1076         int nr_tasks;
1077         pid_t gid;
1078         int active_nodes;
1079
1080         struct rcu_head rcu;
1081         unsigned long total_faults;
1082         unsigned long max_faults_cpu;
1083         /*
1084          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1085          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1086          * more by CPU use than by memory faults.
1087          */
1088         unsigned long *faults_cpu;
1089         unsigned long faults[];
1090 };
1091
1092 /*
1093  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1094  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1095  */
1096 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1097 {
1098         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1099                 (lockdep_is_held(__rq_lockp(task_rq(p))) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1100 }
1101
1102 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1103 {
1104         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1105 }
1106
1107 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1108 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1109
1110 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1111 {
1112         unsigned long rss = 0;
1113         unsigned long nr_scan_pages;
1114
1115         /*
1116          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1117          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1118          * on resident pages
1119          */
1120         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1121         rss = get_mm_rss(p->mm);
1122         if (!rss)
1123                 rss = nr_scan_pages;
1124
1125         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1126         return rss / nr_scan_pages;
1127 }
1128
1129 /* For sanity's sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1130 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1131
1132 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1133 {
1134         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1135         unsigned int scan, floor;
1136         unsigned int windows = 1;
1137
1138         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1139                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1140         floor = 1000 / windows;
1141
1142         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1143         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1144 }
1145
1146 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1147 {
1148         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1149         unsigned long period = smin;
1150         struct numa_group *ng;
1151
1152         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1153         rcu_read_lock();
1154         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1155         if (ng) {
1156                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1157                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1158
1159                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1160                 period *= shared + 1;
1161                 period /= private + shared + 1;
1162         }
1163         rcu_read_unlock();
1164
1165         return max(smin, period);
1166 }
1167
1168 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1169 {
1170         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1171         unsigned long smax;
1172         struct numa_group *ng;
1173
1174         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1175         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1176
1177         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1178         ng = deref_curr_numa_group(p);
1179         if (ng) {
1180                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1181                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1182                 unsigned long period = smax;
1183
1184                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1185                 period *= shared + 1;
1186                 period /= private + shared + 1;
1187
1188                 smax = max(smax, period);
1189         }
1190
1191         return max(smin, smax);
1192 }
1193
1194 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1195 {
1196         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1197         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1198 }
1199
1200 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1201 {
1202         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1203         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1204 }
1205
1206 /* Shared or private faults. */
1207 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1208
1209 /* Memory and CPU locality */
1210 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1211
1212 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1213 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1214
1215 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1216 {
1217         struct numa_group *ng;
1218         pid_t gid = 0;
1219
1220         rcu_read_lock();
1221         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1222         if (ng)
1223                 gid = ng->gid;
1224         rcu_read_unlock();
1225
1226         return gid;
1227 }
1228
1229 /*
1230  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1231  * occupy the first half of the array. The second half of the
1232  * array is for current counters, which are averaged into the
1233  * first set by task_numa_placement.
1234  */
1235 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1236 {
1237         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1238 }
1239
1240 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1241 {
1242         if (!p->numa_faults)
1243                 return 0;
1244
1245         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1246                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1247 }
1248
1249 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1250 {
1251         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1252
1253         if (!ng)
1254                 return 0;
1255
1256         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1257                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1258 }
1259
1260 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1261 {
1262         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1263                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1264 }
1265
1266 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1267 {
1268         unsigned long faults = 0;
1269         int node;
1270
1271         for_each_online_node(node) {
1272                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1273         }
1274
1275         return faults;
1276 }
1277
1278 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1279 {
1280         unsigned long faults = 0;
1281         int node;
1282
1283         for_each_online_node(node) {
1284                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1285         }
1286
1287         return faults;
1288 }
1289
1290 /*
1291  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1292  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1293  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1294  */
1295 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1296
1297 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1298 {
1299         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1300 }
1301
1302 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1303 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1304                                         int maxdist, bool task)
1305 {
1306         unsigned long score = 0;
1307         int node;
1308
1309         /*
1310          * All nodes are directly connected, and the same distance
1311          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1312          */
1313         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1314                 return 0;
1315
1316         /*
1317          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1318          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1319          */
1320         for_each_online_node(node) {
1321                 unsigned long faults;
1322                 int dist = node_distance(nid, node);
1323
1324                 /*
1325                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1326                  * for placement; nid was already counted.
1327                  */
1328                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1329                         continue;
1330
1331                 /*
1332                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1333                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1334                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1335                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1336                  * of each group. Skip other nodes.
1337                  */
1338                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1339                                         dist >= maxdist)
1340                         continue;
1341
1342                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1343                 if (task)
1344                         faults = task_faults(p, node);
1345                 else
1346                         faults = group_faults(p, node);
1347
1348                 /*
1349                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1350                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1351                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1352                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1353                  * The further away a node is, the less the faults count.
1354                  * This seems to result in good task placement.
1355                  */
1356                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1357                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1358                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1359                 }
1360
1361                 score += faults;
1362         }
1363
1364         return score;
1365 }
1366
1367 /*
1368  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1369  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1370  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1371  * evenly spread out between numa nodes.
1372  */
1373 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1374                                         int dist)
1375 {
1376         unsigned long faults, total_faults;
1377
1378         if (!p->numa_faults)
1379                 return 0;
1380
1381         total_faults = p->total_numa_faults;
1382
1383         if (!total_faults)
1384                 return 0;
1385
1386         faults = task_faults(p, nid);
1387         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1388
1389         return 1000 * faults / total_faults;
1390 }
1391
1392 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1393                                          int dist)
1394 {
1395         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1396         unsigned long faults, total_faults;
1397
1398         if (!ng)
1399                 return 0;
1400
1401         total_faults = ng->total_faults;
1402
1403         if (!total_faults)
1404                 return 0;
1405
1406         faults = group_faults(p, nid);
1407         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1408
1409         return 1000 * faults / total_faults;
1410 }
1411
1412 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1413                                 int src_nid, int dst_cpu)
1414 {
1415         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1416         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1417         int last_cpupid, this_cpupid;
1418
1419         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1420         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1421
1422         /*
1423          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1424          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1425          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1426          * executed below.
1427          */
1428         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1429             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1430                 return true;
1431
1432         /*
1433          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1434          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1435          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1436          *
1437          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1438          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1439          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1440          *
1441          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1442          * same result twice in a row, given these samples are fully
1443          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1444          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1445          *
1446          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1447          * act on an unlikely task<->page relation.
1448          */
1449         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1450                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1451                 return false;
1452
1453         /* Always allow migrate on private faults */
1454         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1455                 return true;
1456
1457         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1458         if (!ng)
1459                 return true;
1460
1461         /*
1462          * Destination node is much more heavily used than the source
1463          * node? Allow migration.
1464          */
1465         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1466                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1467                 return true;
1468
1469         /*
1470          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1471          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1472          *
1473          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1474          * --------------- * - > ---------------
1475          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1476          */
1477         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1478                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1479 }
1480
1481 /*
1482  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
1483  */
1484 enum numa_type {
1485         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
1486         node_has_spare = 0,
1487         /*
1488          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
1489          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
1490          */
1491         node_fully_busy,
1492         /*
1493          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
1494          * tasks.
1495          */
1496         node_overloaded
1497 };
1498
1499 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1500 struct numa_stats {
1501         unsigned long load;
1502         unsigned long runnable;
1503         unsigned long util;
1504         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1505         unsigned long compute_capacity;
1506         unsigned int nr_running;
1507         unsigned int weight;
1508         enum numa_type node_type;
1509         int idle_cpu;
1510 };
1511
1512 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1513 {
1514 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1515         int sibling;
1516
1517         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1518                 if (cpu == sibling)
1519                         continue;
1520
1521                 if (!idle_cpu(sibling))
1522                         return false;
1523         }
1524 #endif
1525
1526         return true;
1527 }
1528
1529 struct task_numa_env {
1530         struct task_struct *p;
1531
1532         int src_cpu, src_nid;
1533         int dst_cpu, dst_nid;
1534
1535         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1536
1537         int imbalance_pct;
1538         int dist;
1539
1540         struct task_struct *best_task;
1541         long best_imp;
1542         int best_cpu;
1543 };
1544
1545 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
1546 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq);
1547 static unsigned long cpu_util(int cpu);
1548 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance,
1549                                         int dst_running, int dst_weight);
1550
1551 static inline enum
1552 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
1553                          struct numa_stats *ns)
1554 {
1555         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
1556             (((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)) ||
1557              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) < (ns->runnable * 100))))
1558                 return node_overloaded;
1559
1560         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
1561             (((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)) &&
1562              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) > (ns->runnable * 100))))
1563                 return node_has_spare;
1564
1565         return node_fully_busy;
1566 }
1567
1568 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1569 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
1570 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def);
1571 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1572 {
1573         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
1574             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu, false))
1575                 return idle_core;
1576
1577         /*
1578          * Prefer cores instead of packing HT siblings
1579          * and triggering future load balancing.
1580          */
1581         if (is_core_idle(cpu))
1582                 idle_core = cpu;
1583
1584         return idle_core;
1585 }
1586 #else
1587 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1588 {
1589         return idle_core;
1590 }
1591 #endif
1592
1593 /*
1594  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
1595  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
1596  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
1597  * common implementation is impractical.
1598  */
1599 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
1600                               struct numa_stats *ns, int nid,
1601                               bool find_idle)
1602 {
1603         int cpu, idle_core = -1;
1604
1605         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1606         ns->idle_cpu = -1;
1607
1608         rcu_read_lock();
1609         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1610                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1611
1612                 ns->load += cpu_load(rq);
1613                 ns->runnable += cpu_runnable(rq);
1614                 ns->util += cpu_util(cpu);
1615                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
1616                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1617
1618                 if (find_idle && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
1619                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
1620                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1621                                 continue;
1622
1623                         if (ns->idle_cpu == -1)
1624                                 ns->idle_cpu = cpu;
1625
1626                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
1627                 }
1628         }
1629         rcu_read_unlock();
1630
1631         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
1632
1633         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
1634
1635         if (idle_core >= 0)
1636                 ns->idle_cpu = idle_core;
1637 }
1638
1639 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1640                              struct task_struct *p, long imp)
1641 {
1642         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1643
1644         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
1645         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
1646                 int cpu;
1647                 int start = env->dst_cpu;
1648
1649                 /* Find alternative idle CPU. */
1650                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start) {
1651                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
1652                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
1653                                 continue;
1654                         }
1655
1656                         env->dst_cpu = cpu;
1657                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1658                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1659                                 goto assign;
1660                 }
1661
1662                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
1663                 return;
1664         }
1665
1666 assign:
1667         /*
1668          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1669          * found a better CPU to move/swap.
1670          */
1671         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
1672                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1673                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1674         }
1675
1676         if (env->best_task)
1677                 put_task_struct(env->best_task);
1678         if (p)
1679                 get_task_struct(p);
1680
1681         env->best_task = p;
1682         env->best_imp = imp;
1683         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1684 }
1685
1686 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1687                                 struct task_numa_env *env)
1688 {
1689         long imb, old_imb;
1690         long orig_src_load, orig_dst_load;
1691         long src_capacity, dst_capacity;
1692
1693         /*
1694          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1695          *
1696          * src_load        dst_load
1697          * ------------ vs ---------
1698          * src_capacity    dst_capacity
1699          */
1700         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1701         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1702
1703         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1704
1705         orig_src_load = env->src_stats.load;
1706         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1707
1708         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1709
1710         /* Would this change make things worse? */
1711         return (imb > old_imb);
1712 }
1713
1714 /*
1715  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1716  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1717  * Used to deter task migration.
1718  */
1719 #define SMALLIMP        30
1720
1721 /*
1722  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1723  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1724  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1725  * be exchanged with the source task
1726  */
1727 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1728                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1729 {
1730         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
1731         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1732         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
1733         struct task_struct *cur;
1734         long src_load, dst_load;
1735         int dist = env->dist;
1736         long moveimp = imp;
1737         long load;
1738         bool stopsearch = false;
1739
1740         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1741                 return false;
1742
1743         rcu_read_lock();
1744         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
1745         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1746                 cur = NULL;
1747
1748         /*
1749          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1750          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1751          */
1752         if (cur == env->p) {
1753                 stopsearch = true;
1754                 goto unlock;
1755         }
1756
1757         if (!cur) {
1758                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1759                         goto assign;
1760                 else
1761                         goto unlock;
1762         }
1763
1764         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
1765         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
1766                 goto unlock;
1767
1768         /*
1769          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
1770          * node and the best task is.
1771          */
1772         if (env->best_task &&
1773             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1774             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1775                 goto unlock;
1776         }
1777
1778         /*
1779          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1780          * source and destination node. Calculate the total differential for
1781          * the source task and potential destination task. The more negative
1782          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1783          * be incurred if the tasks were swapped.
1784          *
1785          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1786          * in any group then look only at task weights.
1787          */
1788         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
1789         if (cur_ng == p_ng) {
1790                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1791                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1792                 /*
1793                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1794                  * tasks within a group over tiny differences.
1795                  */
1796                 if (cur_ng)
1797                         imp -= imp / 16;
1798         } else {
1799                 /*
1800                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1801                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1802                  */
1803                 if (cur_ng && p_ng)
1804                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1805                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1806                 else
1807                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1808                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1809         }
1810
1811         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
1812         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
1813                 imp -= imp / 16;
1814
1815         /*
1816          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
1817          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
1818          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
1819          * case, it does not matter.
1820          */
1821         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
1822                 imp += imp / 8;
1823
1824         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1825                 imp = moveimp;
1826                 cur = NULL;
1827                 goto assign;
1828         }
1829
1830         /*
1831          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
1832          * task that is not.
1833          */
1834         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1835             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1836                 goto assign;
1837         }
1838
1839         /*
1840          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1841          * task migration might only result in ping pong
1842          * of tasks and also hurt performance due to cache
1843          * misses.
1844          */
1845         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1846                 goto unlock;
1847
1848         /*
1849          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1850          */
1851         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1852         if (!load)
1853                 goto assign;
1854
1855         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1856         src_load = env->src_stats.load - load;
1857
1858         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1859                 goto unlock;
1860
1861 assign:
1862         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
1863         if (!cur) {
1864                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1865
1866                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
1867                 if (cpu < 0)
1868                         cpu = env->dst_cpu;
1869
1870                 /*
1871                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
1872                  * is, keep using it.
1873                  */
1874                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
1875                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
1876                         cpu = env->best_cpu;
1877                 }
1878
1879                 env->dst_cpu = cpu;
1880         }
1881
1882         task_numa_assign(env, cur, imp);
1883
1884         /*
1885          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
1886          * balance improves then stop the search. While a better swap
1887          * candidate may exist, a search is not free.
1888          */
1889         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
1890                 stopsearch = true;
1891
1892         /*
1893          * If a swap candidate must be identified and the current best task
1894          * moves its preferred node then stop the search.
1895          */
1896         if (!maymove && env->best_task &&
1897             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
1898                 stopsearch = true;
1899         }
1900 unlock:
1901         rcu_read_unlock();
1902
1903         return stopsearch;
1904 }
1905
1906 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1907                                 long taskimp, long groupimp)
1908 {
1909         bool maymove = false;
1910         int cpu;
1911
1912         /*
1913          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
1914          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
1915          */
1916         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
1917                 unsigned int imbalance;
1918                 int src_running, dst_running;
1919
1920                 /*
1921                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
1922                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
1923                  * move improves the imbalance from the perspective of the
1924                  * CPU load balancer.
1925                  * */
1926                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
1927                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
1928                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
1929                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, dst_running,
1930                                                         env->dst_stats.weight);
1931
1932                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
1933                 if (!imbalance) {
1934                         maymove = true;
1935                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
1936                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1937                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
1938                                 return;
1939                         }
1940                 }
1941         } else {
1942                 long src_load, dst_load, load;
1943                 /*
1944                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
1945                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1946                  */
1947                 load = task_h_load(env->p);
1948                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
1949                 src_load = env->src_stats.load - load;
1950                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1951         }
1952
1953         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1954                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1955                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1956                         continue;
1957
1958                 env->dst_cpu = cpu;
1959                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
1960                         break;
1961         }
1962 }
1963
1964 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1965 {
1966         struct task_numa_env env = {
1967                 .p = p,
1968
1969                 .src_cpu = task_cpu(p),
1970                 .src_nid = task_node(p),
1971
1972                 .imbalance_pct = 112,
1973
1974                 .best_task = NULL,
1975                 .best_imp = 0,
1976                 .best_cpu = -1,
1977         };
1978         unsigned long taskweight, groupweight;
1979         struct sched_domain *sd;
1980         long taskimp, groupimp;
1981         struct numa_group *ng;
1982         struct rq *best_rq;
1983         int nid, ret, dist;
1984
1985         /*
1986          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1987          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1988          *
1989          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1990          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1991          * to satisfy here.
1992          */
1993         rcu_read_lock();
1994         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1995         if (sd)
1996                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1997         rcu_read_unlock();
1998
1999         /*
2000          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
2001          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
2002          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
2003          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
2004          */
2005         if (unlikely(!sd)) {
2006                 sched_setnuma(p, task_node(p));
2007                 return -EINVAL;
2008         }
2009
2010         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
2011         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2012         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2013         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2014         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
2015         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
2016         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
2017         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2018
2019         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
2020         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2021
2022         /*
2023          * Look at other nodes in these cases:
2024          * - there is no space available on the preferred_nid
2025          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
2026          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
2027          *   we need to check other locations.
2028          */
2029         ng = deref_curr_numa_group(p);
2030         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
2031                 for_each_online_node(nid) {
2032                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
2033                                 continue;
2034
2035                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2036                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
2037                                                 dist != env.dist) {
2038                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2039                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2040                         }
2041
2042                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2043                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2044                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2045                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2046                                 continue;
2047
2048                         env.dist = dist;
2049                         env.dst_nid = nid;
2050                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2051                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2052                 }
2053         }
2054
2055         /*
2056          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2057          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2058          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2059          * settle down.
2060          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2061          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2062          */
2063         if (ng) {
2064                 if (env.best_cpu == -1)
2065                         nid = env.src_nid;
2066                 else
2067                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2068
2069                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2070                         sched_setnuma(p, nid);
2071         }
2072
2073         /* No better CPU than the current one was found. */
2074         if (env.best_cpu == -1) {
2075                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2076                 return -EAGAIN;
2077         }
2078
2079         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2080         if (env.best_task == NULL) {
2081                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2082                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2083                 if (ret != 0)
2084                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2085                 return ret;
2086         }
2087
2088         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2089         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2090
2091         if (ret != 0)
2092                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2093         put_task_struct(env.best_task);
2094         return ret;
2095 }
2096
2097 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2098 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2099 {
2100         unsigned long interval = HZ;
2101
2102         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2103         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2104                 return;
2105
2106         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2107         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2108         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2109
2110         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2111         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2112                 return;
2113
2114         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2115         task_numa_migrate(p);
2116 }
2117
2118 /*
2119  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
2120  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2121  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2122  * located.
2123  */
2124 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2125 {
2126         unsigned long faults, max_faults = 0;
2127         int nid, active_nodes = 0;
2128
2129         for_each_online_node(nid) {
2130                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2131                 if (faults > max_faults)
2132                         max_faults = faults;
2133         }
2134
2135         for_each_online_node(nid) {
2136                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2137                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2138                         active_nodes++;
2139         }
2140
2141         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2142         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2143 }
2144
2145 /*
2146  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2147  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2148  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2149  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2150  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2151  */
2152 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2153 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2154
2155 /*
2156  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2157  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2158  * the page accesses are shared with other processes.
2159  * Otherwise, decrease the scan period.
2160  */
2161 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2162                         unsigned long shared, unsigned long private)
2163 {
2164         unsigned int period_slot;
2165         int lr_ratio, ps_ratio;
2166         int diff;
2167
2168         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2169         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2170
2171         /*
2172          * If there were no record hinting faults then either the task is
2173          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
2174          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2175          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2176          * node is overloaded. In either case, scan slower
2177          */
2178         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2179                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2180                         p->numa_scan_period << 1);
2181
2182                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2183                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2184
2185                 return;
2186         }
2187
2188         /*
2189          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2190          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2191          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2192          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2193          */
2194         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2195         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2196         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2197
2198         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2199                 /*
2200                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2201                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2202                  */
2203                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2204                 if (!slot)
2205                         slot = 1;
2206                 diff = slot * period_slot;
2207         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2208                 /*
2209                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2210                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2211                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2212                  */
2213                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2214                 if (!slot)
2215                         slot = 1;
2216                 diff = slot * period_slot;
2217         } else {
2218                 /*
2219                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2220                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2221                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2222                  */
2223                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2224                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2225         }
2226
2227         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2228                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2229         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2230 }
2231
2232 /*
2233  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2234  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2235  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2236  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2237  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2238  */
2239 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2240 {
2241         u64 runtime, delta, now;
2242         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2243         now = p->se.exec_start;
2244         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2245
2246         if (p->last_task_numa_placement) {
2247                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2248                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2249
2250                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2251                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2252                         *period = 0;
2253         } else {
2254                 delta = p->se.avg.load_sum;
2255                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2256         }
2257
2258         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2259         p->last_task_numa_placement = now;
2260
2261         return delta;
2262 }
2263
2264 /*
2265  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2266  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2267  * otherwise workloads might not converge.
2268  */
2269 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2270 {
2271         nodemask_t nodes;
2272         int dist;
2273
2274         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2275         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2276                 return nid;
2277
2278         /*
2279          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2280          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2281          * both the node itself, and on nearby nodes.
2282          */
2283         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2284                 unsigned long score, max_score = 0;
2285                 int node, max_node = nid;
2286
2287                 dist = sched_max_numa_distance;
2288
2289                 for_each_online_node(node) {
2290                         score = group_weight(p, node, dist);
2291                         if (score > max_score) {
2292                                 max_score = score;
2293                                 max_node = node;
2294                         }
2295                 }
2296                 return max_node;
2297         }
2298
2299         /*
2300          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2301          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2302          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2303          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2304          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2305          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2306          * keep the complexity of the search down.
2307          */
2308         nodes = node_online_map;
2309         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2310                 unsigned long max_faults = 0;
2311                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2312                 int a, b;
2313
2314                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2315                 if (!find_numa_distance(dist))
2316                         continue;
2317
2318                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2319                         unsigned long faults = 0;
2320                         nodemask_t this_group;
2321                         nodes_clear(this_group);
2322
2323                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2324                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2325                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2326                                         faults += group_faults(p, b);
2327                                         node_set(b, this_group);
2328                                         node_clear(b, nodes);
2329                                 }
2330                         }
2331
2332                         /* Remember the top group. */
2333                         if (faults > max_faults) {
2334                                 max_faults = faults;
2335                                 max_group = this_group;
2336                                 /*
2337                                  * subtle: at the smallest distance there is
2338                                  * just one node left in each "group", the
2339                                  * winner is the preferred nid.
2340                                  */
2341                                 nid = a;
2342                         }
2343                 }
2344                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2345                 if (!max_faults)
2346                         break;
2347                 nodes = max_group;
2348         }
2349         return nid;
2350 }
2351
2352 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2353 {
2354         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2355         unsigned long max_faults = 0;
2356         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2357         unsigned long total_faults;
2358         u64 runtime, period;
2359         spinlock_t *group_lock = NULL;
2360         struct numa_group *ng;
2361
2362         /*
2363          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2364          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2365          * that the field is read in a single access:
2366          */
2367         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2368         if (p->numa_scan_seq == seq)
2369                 return;
2370         p->numa_scan_seq = seq;
2371         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2372
2373         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2374                        p->numa_faults_locality[1];
2375         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2376
2377         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2378         ng = deref_curr_numa_group(p);
2379         if (ng) {
2380                 group_lock = &ng->lock;
2381                 spin_lock_irq(group_lock);
2382         }
2383
2384         /* Find the node with the highest number of faults */
2385         for_each_online_node(nid) {
2386                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2387                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2388                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2389                 int priv;
2390
2391                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2392                         long diff, f_diff, f_weight;
2393
2394                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2395                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2396                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2397                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2398
2399                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2400                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2401                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2402                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2403
2404                         /*
2405                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2406                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2407                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2408                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2409                          * faults are less important.
2410                          */
2411                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2412                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2413                                    (total_faults + 1);
2414                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2415                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2416
2417                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2418                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2419                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2420                         p->total_numa_faults += diff;
2421                         if (ng) {
2422                                 /*
2423                                  * safe because we can only change our own group
2424                                  *
2425                                  * mem_idx represents the offset for a given
2426                                  * nid and priv in a specific region because it
2427                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2428                                  */
2429                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2430                                 ng->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2431                                 ng->total_faults += diff;
2432                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2433                         }
2434                 }
2435
2436                 if (!ng) {
2437                         if (faults > max_faults) {
2438                                 max_faults = faults;
2439                                 max_nid = nid;
2440                         }
2441                 } else if (group_faults > max_faults) {
2442                         max_faults = group_faults;
2443                         max_nid = nid;
2444                 }
2445         }
2446
2447         if (ng) {
2448                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2449                 spin_unlock_irq(group_lock);
2450                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2451         }
2452
2453         if (max_faults) {
2454                 /* Set the new preferred node */
2455                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2456                         sched_setnuma(p, max_nid);
2457         }
2458
2459         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2460 }
2461
2462 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2463 {
2464         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2465 }
2466
2467 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2468 {
2469         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2470                 kfree_rcu(grp, rcu);
2471 }
2472
2473 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2474                         int *priv)
2475 {
2476         struct numa_group *grp, *my_grp;
2477         struct task_struct *tsk;
2478         bool join = false;
2479         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2480         int i;
2481
2482         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2483                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2484                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2485
2486                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2487                 if (!grp)
2488                         return;
2489
2490                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2491                 grp->active_nodes = 1;
2492                 grp->max_faults_cpu = 0;
2493                 spin_lock_init(&grp->lock);
2494                 grp->gid = p->pid;
2495                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2496                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2497                                                 nr_node_ids;
2498
2499                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2500                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2501
2502                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2503
2504                 grp->nr_tasks++;
2505                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2506         }
2507
2508         rcu_read_lock();
2509         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2510
2511         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2512                 goto no_join;
2513
2514         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2515         if (!grp)
2516                 goto no_join;
2517
2518         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2519         if (grp == my_grp)
2520                 goto no_join;
2521
2522         /*
2523          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2524          * the other task will join us.
2525          */
2526         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2527                 goto no_join;
2528
2529         /*
2530          * Tie-break on the grp address.
2531          */
2532         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2533                 goto no_join;
2534
2535         /* Always join threads in the same process. */
2536         if (tsk->mm == current->mm)
2537                 join = true;
2538
2539         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2540         if (flags & TNF_SHARED)
2541                 join = true;
2542
2543         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2544         *priv = !join;
2545
2546         if (join && !get_numa_group(grp))
2547                 goto no_join;
2548
2549         rcu_read_unlock();
2550
2551         if (!join)
2552                 return;
2553
2554         BUG_ON(irqs_disabled());
2555         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2556
2557         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2558                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2559                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2560         }
2561         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2562         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2563
2564         my_grp->nr_tasks--;
2565         grp->nr_tasks++;
2566
2567         spin_unlock(&my_grp->lock);
2568         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2569
2570         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2571
2572         put_numa_group(my_grp);
2573         return;
2574
2575 no_join:
2576         rcu_read_unlock();
2577         return;
2578 }
2579
2580 /*
2581  * Get rid of NUMA statistics associated with a task (either current or dead).
2582  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2583  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2584  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2585  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2586  */
2587 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2588 {
2589         /* safe: p either is current or is being freed by current */
2590         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
2591         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2592         unsigned long flags;
2593         int i;
2594
2595         if (!numa_faults)
2596                 return;
2597
2598         if (grp) {
2599                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2600                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2601                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2602                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2603
2604                 grp->nr_tasks--;
2605                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2606                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2607                 put_numa_group(grp);
2608         }
2609
2610         if (final) {
2611                 p->numa_faults = NULL;
2612                 kfree(numa_faults);
2613         } else {
2614                 p->total_numa_faults = 0;
2615                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2616                         numa_faults[i] = 0;
2617         }
2618 }
2619
2620 /*
2621  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2622  */
2623 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2624 {
2625         struct task_struct *p = current;
2626         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2627         int cpu_node = task_node(current);
2628         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2629         struct numa_group *ng;
2630         int priv;
2631
2632         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2633                 return;
2634
2635         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2636         if (!p->mm)
2637                 return;
2638
2639         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2640         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2641                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2642                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2643
2644                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2645                 if (!p->numa_faults)
2646                         return;
2647
2648                 p->total_numa_faults = 0;
2649                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2650         }
2651
2652         /*
2653          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2654          * to be private if the accessing pid has not changed
2655          */
2656         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2657                 priv = 1;
2658         } else {
2659                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2660                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2661                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2662         }
2663
2664         /*
2665          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2666          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2667          * actively using should be counted as local. This allows the
2668          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2669          */
2670         ng = deref_curr_numa_group(p);
2671         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2672                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2673                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2674                 local = 1;
2675
2676         /*
2677          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2678          * previously failed, or the scheduler moved us.
2679          */
2680         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2681                 task_numa_placement(p);
2682                 numa_migrate_preferred(p);
2683         }
2684
2685         if (migrated)
2686                 p->numa_pages_migrated += pages;
2687         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2688                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2689
2690         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2691         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2692         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2693 }
2694
2695 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2696 {
2697         /*
2698          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2699          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2700          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2701          * much of an issue though, since this is just used for
2702          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2703          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2704          */
2705         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2706         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2707 }
2708
2709 /*
2710  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2711  * Triggered from task_tick_numa().
2712  */
2713 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
2714 {
2715         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2716         struct task_struct *p = current;
2717         struct mm_struct *mm = p->mm;
2718         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2719         struct vm_area_struct *vma;
2720         unsigned long start, end;
2721         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2722         long pages, virtpages;
2723
2724         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2725
2726         work->next = work;
2727         /*
2728          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2729          *
2730          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2731          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2732          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2733          * work.
2734          */
2735         if (p->flags & PF_EXITING)
2736                 return;
2737
2738         if (!mm->numa_next_scan) {
2739                 mm->numa_next_scan = now +
2740                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2741         }
2742
2743         /*
2744          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2745          */
2746         migrate = mm->numa_next_scan;
2747         if (time_before(now, migrate))
2748                 return;
2749
2750         if (p->numa_scan_period == 0) {
2751                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2752                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2753         }
2754
2755         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2756         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2757                 return;
2758
2759         /*
2760          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2761          * the next time around.
2762          */
2763         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2764
2765         start = mm->numa_scan_offset;
2766         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2767         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2768         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2769         if (!pages)
2770                 return;
2771
2772
2773         if (!mmap_read_trylock(mm))
2774                 return;
2775         vma = find_vma(mm, start);
2776         if (!vma) {
2777                 reset_ptenuma_scan(p);
2778                 start = 0;
2779                 vma = mm->mmap;
2780         }
2781         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2782                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2783                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2784                         continue;
2785                 }
2786
2787                 /*
2788                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2789                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2790                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2791                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2792                  */
2793                 if (!vma->vm_mm ||
2794                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2795                         continue;
2796
2797                 /*
2798                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2799                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2800                  */
2801                 if (!vma_is_accessible(vma))
2802                         continue;
2803
2804                 do {
2805                         start = max(start, vma->vm_start);
2806                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2807                         end = min(end, vma->vm_end);
2808                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2809
2810                         /*
2811                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2812                          * hpages that have at least one present PTE that
2813                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2814                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2815                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2816                          * areas faster.
2817                          */
2818                         if (nr_pte_updates)
2819                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2820                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2821
2822                         start = end;
2823                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2824                                 goto out;
2825
2826                         cond_resched();
2827                 } while (end != vma->vm_end);
2828         }
2829
2830 out:
2831         /*
2832          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2833          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2834          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2835          * scanner to the start so check it now.
2836          */
2837         if (vma)
2838                 mm->numa_scan_offset = start;
2839         else
2840                 reset_ptenuma_scan(p);
2841         mmap_read_unlock(mm);
2842
2843         /*
2844          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2845          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2846          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2847          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2848          */
2849         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2850                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2851                 p->node_stamp += 32 * diff;
2852         }
2853 }
2854
2855 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
2856 {
2857         int mm_users = 0;
2858         struct mm_struct *mm = p->mm;
2859
2860         if (mm) {
2861                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
2862                 if (mm_users == 1) {
2863                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2864                         mm->numa_scan_seq = 0;
2865                 }
2866         }
2867         p->node_stamp                   = 0;
2868         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
2869         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
2870         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
2871         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
2872         p->numa_faults                  = NULL;
2873         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2874         p->last_task_numa_placement     = 0;
2875         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
2876
2877         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
2878
2879         /* New address space, reset the preferred nid */
2880         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
2881                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
2882                 return;
2883         }
2884
2885         /*
2886          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
2887          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
2888          */
2889         if (mm) {
2890                 unsigned int delay;
2891
2892                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
2893                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
2894                 delay += 2 * TICK_NSEC;
2895                 p->node_stamp = delay;
2896         }
2897 }
2898
2899 /*
2900  * Drive the periodic memory faults..
2901  */
2902 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2903 {
2904         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2905         u64 period, now;
2906
2907         /*
2908          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2909          */
2910         if ((curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
2911                 return;
2912
2913         /*
2914          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2915          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2916          * task needs to have done some actual work before we bother with
2917          * NUMA placement.
2918          */
2919         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2920         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2921
2922         if (now > curr->node_stamp + period) {
2923                 if (!curr->node_stamp)
2924                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2925                 curr->node_stamp += period;
2926
2927                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
2928                         task_work_add(curr, work, TWA_RESUME);
2929         }
2930 }
2931
2932 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2933 {
2934         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2935         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2936
2937         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2938                 return;
2939
2940         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2941                 return;
2942
2943         if (src_nid == dst_nid)
2944                 return;
2945
2946         /*
2947          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2948          * has completed. This is most likely due to a new task that
2949          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2950          */
2951         if (p->numa_scan_seq) {
2952                 /*
2953                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2954                  * node or if the task was not previously running on
2955                  * the preferred node.
2956                  */
2957                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2958                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
2959                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
2960                         return;
2961         }
2962
2963         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2964 }
2965
2966 #else
2967 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2968 {
2969 }
2970
2971 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2972 {
2973 }
2974
2975 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2976 {
2977 }
2978
2979 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2980 {
2981 }
2982
2983 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2984
2985 static void
2986 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2987 {
2988         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2989 #ifdef CONFIG_SMP
2990         if (entity_is_task(se)) {
2991                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2992
2993                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2994                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2995         }
2996 #endif
2997         cfs_rq->nr_running++;
2998 }
2999
3000 static void
3001 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3002 {
3003         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3004 #ifdef CONFIG_SMP
3005         if (entity_is_task(se)) {
3006                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
3007                 list_del_init(&se->group_node);
3008         }
3009 #endif
3010         cfs_rq->nr_running--;
3011 }
3012
3013 /*
3014  * Signed add and clamp on underflow.
3015  *
3016  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3017  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3018  * values.
3019  */
3020 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3021         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3022         typeof(_val) val = (_val);                              \
3023         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3024                                                                 \
3025         res = var + val;                                        \
3026                                                                 \
3027         if (val < 0 && res > var)                               \
3028                 res = 0;                                        \
3029                                                                 \
3030         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3031 } while (0)
3032
3033 /*
3034  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3035  *
3036  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3037  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3038  * values.
3039  */
3040 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3041         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3042         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3043         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3044         res = var - val;                                        \
3045         if (res > var)                                          \
3046                 res = 0;                                        \
3047         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3048 } while (0)
3049
3050 /*
3051  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3052  *
3053  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3054  * and is thus optimized for local variable updates.
3055  */
3056 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3057         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3058         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3059 } while (0)
3060
3061 #ifdef CONFIG_SMP
3062 static inline void
3063 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3064 {
3065         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3066         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3067 }
3068
3069 static inline void
3070 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3071 {
3072         u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3073         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3074         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * divider;
3075 }
3076 #else
3077 static inline void
3078 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3079 static inline void
3080 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3081 #endif
3082
3083 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3084                             unsigned long weight)
3085 {
3086         if (se->on_rq) {
3087                 /* commit outstanding execution time */
3088                 if (cfs_rq->curr == se)
3089                         update_curr(cfs_rq);
3090                 update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3091         }
3092         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3093
3094         update_load_set(&se->load, weight);
3095
3096 #ifdef CONFIG_SMP
3097         do {
3098                 u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3099
3100                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3101         } while (0);
3102 #endif
3103
3104         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3105         if (se->on_rq)
3106                 update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3107
3108 }
3109
3110 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
3111 {
3112         struct sched_entity *se = &p->se;
3113         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3114         struct load_weight *load = &se->load;
3115         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
3116
3117         reweight_entity(cfs_rq, se, weight);
3118         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
3119 }
3120
3121 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3122 #ifdef CONFIG_SMP
3123 /*
3124  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3125  * global sum we all love to hate.
3126  *
3127  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3128  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3129  *
3130  *                     tg->weight * grq->load.weight
3131  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3132  *                       \Sum grq->load.weight
3133  *
3134  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3135  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3136  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3137  *
3138  * So instead of the above, we substitute:
3139  *
3140  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3141  *
3142  * which yields the following:
3143  *
3144  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3145  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3146  *                             tg->load_avg
3147  *
3148  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3149  *
3150  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3151  *
3152  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3153  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3154  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3155  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3156  * yielding bad latency etc..
3157  *
3158  * Now, in that special case (1) reduces to:
3159  *
3160  *                     tg->weight * grq->load.weight
3161  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3162  *                         grp->load.weight
3163  *
3164  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3165  *
3166  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3167  * UP case, like:
3168  *
3169  *   ge->load.weight =
3170  *
3171  *              tg->weight * grq->load.weight
3172  *     ---------------------------------------------------         (5)
3173  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
3174  *
3175  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
3176  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
3177  *
3178  *
3179  *                     tg->weight * grq->load.weight
3180  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
3181  *                             tg_load_avg'
3182  *
3183  * Where:
3184  *
3185  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
3186  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
3187  *
3188  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3189  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3190  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3191  *
3192  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3193  *
3194  * hence icky!
3195  */
3196 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3197 {
3198         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3199         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3200
3201         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3202
3203         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3204
3205         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3206
3207         /* Ensure tg_weight >= load */
3208         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3209         tg_weight += load;
3210
3211         shares = (tg_shares * load);
3212         if (tg_weight)
3213                 shares /= tg_weight;
3214
3215         /*
3216          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3217          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3218          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3219          * the group on a CPU.
3220          *
3221          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3222          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3223          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3224          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3225          * instead of 0.
3226          */
3227         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3228 }
3229 #endif /* CONFIG_SMP */
3230
3231 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3232
3233 /*
3234  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3235  * runqueue.
3236  */
3237 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3238 {
3239         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3240         long shares;
3241
3242         if (!gcfs_rq)
3243                 return;
3244
3245         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3246                 return;
3247
3248 #ifndef CONFIG_SMP
3249         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3250
3251         if (likely(se->load.weight == shares))
3252                 return;
3253 #else
3254         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3255 #endif
3256
3257         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
3258 }
3259
3260 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3261 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3262 {
3263 }
3264 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3265
3266 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3267 {
3268         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3269
3270         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3271                 /*
3272                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3273                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3274                  * a real problem.
3275                  *
3276                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3277                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3278                  * number include things like RT tasks.
3279                  *
3280                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3281                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3282                  *
3283                  * See cpu_util().
3284                  */
3285                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3286         }
3287 }
3288
3289 #ifdef CONFIG_SMP
3290 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3291 /*
3292  * Because list_add_leaf_cfs_rq always places a child cfs_rq on the list
3293  * immediately before a parent cfs_rq, and cfs_rqs are removed from the list
3294  * bottom-up, we only have to test whether the cfs_rq before us on the list
3295  * is our child.
3296  * If cfs_rq is not on the list, test whether a child needs its to be added to
3297  * connect a branch to the tree  * (see list_add_leaf_cfs_rq() for details).
3298  */
3299 static inline bool child_cfs_rq_on_list(struct cfs_rq *cfs_rq)
3300 {
3301         struct cfs_rq *prev_cfs_rq;
3302         struct list_head *prev;
3303
3304         if (cfs_rq->on_list) {
3305                 prev = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
3306         } else {
3307                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3308
3309                 prev = rq->tmp_alone_branch;
3310         }
3311
3312         prev_cfs_rq = container_of(prev, struct cfs_rq, leaf_cfs_rq_list);
3313
3314         return (prev_cfs_rq->tg->parent == cfs_rq->tg);
3315 }
3316
3317 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
3318 {
3319         if (cfs_rq->load.weight)
3320                 return false;
3321
3322         if (cfs_rq->avg.load_sum)
3323                 return false;
3324
3325         if (cfs_rq->avg.util_sum)
3326                 return false;
3327
3328         if (cfs_rq->avg.runnable_sum)
3329                 return false;
3330
3331         if (child_cfs_rq_on_list(cfs_rq))
3332                 return false;
3333
3334         /*
3335          * _avg must be null when _sum are null because _avg = _sum / divider
3336          * Make sure that rounding and/or propagation of PELT values never
3337          * break this.
3338          */
3339         SCHED_WARN_ON(cfs_rq->avg.load_avg ||
3340                       cfs_rq->avg.util_avg ||
3341                       cfs_rq->avg.runnable_avg);
3342
3343         return true;
3344 }
3345
3346 /**
3347  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3348  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3349  *
3350  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3351  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3352  * considerations.
3353  *
3354  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3355  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3356  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3357  *
3358  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3359  */
3360 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3361 {
3362         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3363
3364         /*
3365          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3366          */
3367         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3368                 return;
3369
3370         if (abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3371                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3372                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3373         }
3374 }
3375
3376 /*
3377  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3378  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3379  * including the state of rq->lock, should be made.
3380  */
3381 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3382                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3383 {
3384         u64 p_last_update_time;
3385         u64 n_last_update_time;
3386
3387         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3388                 return;
3389
3390         /*
3391          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3392          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3393          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3394          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3395          * the wakee more load sounds not bad.
3396          */
3397         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3398                 return;
3399
3400 #ifndef CONFIG_64BIT
3401         {
3402                 u64 p_last_update_time_copy;
3403                 u64 n_last_update_time_copy;
3404
3405                 do {
3406                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3407                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3408
3409                         smp_rmb();
3410
3411                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3412                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3413
3414                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3415                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3416         }
3417 #else
3418         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3419         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3420 #endif
3421         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3422         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3423 }
3424
3425
3426 /*
3427  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3428  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3429  * that for each group:
3430  *
3431  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3432  *
3433  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3434  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3435  *
3436  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
3437  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
3438  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
3439  *
3440  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
3441  *
3442  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3443  *
3444  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3445  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3446  *
3447  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3448  *
3449  * And per (1) we have:
3450  *
3451  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3452  *
3453  * Which gives:
3454  *
3455  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3456  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3457  *                               grq->load.weight
3458  *
3459  * Except that is wrong!
3460  *
3461  * Because while for entities historical weight is not important and we
3462  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3463  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3464  *
3465  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3466  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3467  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3468  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3469  *
3470  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3471  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3472  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3473  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3474  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3475  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3476  *
3477  * So we'll have to approximate.. :/
3478  *
3479  * Given the constraint:
3480  *
3481  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3482  *
3483  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3484  * overlap.
3485  *
3486  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3487  *
3488  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3489  *
3490  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3491  *
3492  */
3493
3494 static inline void
3495 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3496 {
3497         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3498         u32 divider;
3499
3500         /* Nothing to update */
3501         if (!delta)
3502                 return;
3503
3504         /*
3505          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3506          * See ___update_load_avg() for details.
3507          */
3508         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3509
3510         /* Set new sched_entity's utilization */
3511         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3512         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3513
3514         /* Update parent cfs_rq utilization */
3515         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3516         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * divider;
3517 }
3518
3519 static inline void
3520 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3521 {
3522         long delta = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
3523         u32 divider;
3524
3525         /* Nothing to update */
3526         if (!delta)
3527                 return;
3528
3529         /*
3530          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3531          * See ___update_load_avg() for details.
3532          */
3533         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3534
3535         /* Set new sched_entity's runnable */
3536         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
3537         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3538
3539         /* Update parent cfs_rq runnable */
3540         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta);
3541         cfs_rq->avg.runnable_sum = cfs_rq->avg.runnable_avg * divider;
3542 }
3543
3544 static inline void
3545 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3546 {
3547         long delta, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3548         unsigned long load_avg;
3549         u64 load_sum = 0;
3550         u32 divider;
3551
3552         if (!runnable_sum)
3553                 return;
3554
3555         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3556
3557         /*
3558          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3559          * See ___update_load_avg() for details.
3560          */
3561         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3562
3563         if (runnable_sum >= 0) {
3564                 /*
3565                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3566                  * the CPU is saturated running == runnable.
3567                  */
3568                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3569                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
3570         } else {
3571                 /*
3572                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3573                  * assuming all tasks are equally runnable.
3574                  */
3575                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3576                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3577                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3578                 }
3579
3580                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3581                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3582         }
3583
3584         /*
3585          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3586          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3587          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3588          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3589          */
3590         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3591         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3592
3593         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3594         load_avg = div_s64(load_sum, divider);
3595
3596         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3597
3598         delta = load_avg - se->avg.load_avg;
3599         if (!delta)
3600                 return;
3601
3602         se->avg.load_avg = load_avg;
3603
3604         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta);
3605         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * divider;
3606 }
3607
3608 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3609 {
3610         cfs_rq->propagate = 1;
3611         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3612 }
3613
3614 /* Update task and its cfs_rq load average */
3615 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3616 {
3617         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3618
3619         if (entity_is_task(se))
3620                 return 0;
3621
3622         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3623         if (!gcfs_rq->propagate)
3624                 return 0;
3625
3626         gcfs_rq->propagate = 0;
3627
3628         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3629
3630         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3631
3632         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3633         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3634         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3635
3636         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3637         trace_pelt_se_tp(se);
3638
3639         return 1;
3640 }
3641
3642 /*
3643  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3644  * group_entity:
3645  */
3646 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3647 {
3648         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3649
3650         /*
3651          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3652          * decay it:
3653          */
3654         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3655                 return false;
3656
3657         /*
3658          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3659          * the utilization of the sched_entity:
3660          */
3661         if (gcfs_rq->propagate)
3662                 return false;
3663
3664         /*
3665          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3666          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3667          * waste of time to try to decay it:
3668          */
3669         return true;
3670 }
3671
3672 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3673
3674 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3675
3676 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3677 {
3678         return 0;
3679 }
3680
3681 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3682
3683 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3684
3685 /**
3686  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3687  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3688  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3689  *
3690  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3691  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3692  * post_init_entity_util_avg().
3693  *
3694  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3695  *
3696  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3697  *
3698  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3699  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3700  */
3701 static inline int
3702 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3703 {
3704         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
3705         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3706         int decayed = 0;
3707
3708         if (cfs_rq->removed.nr) {
3709                 unsigned long r;
3710                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3711
3712                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3713                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3714                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3715                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
3716                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3717                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3718
3719                 r = removed_load;
3720                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3721                 sa->load_sum = sa->load_avg * divider;
3722
3723                 r = removed_util;
3724                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3725                 sa->util_sum = sa->util_avg * divider;
3726
3727                 r = removed_runnable;
3728                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
3729                 sa->runnable_sum = sa->runnable_avg * divider;
3730
3731                 /*
3732                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
3733                  * can use it to estimate removed_load_sum.
3734                  */
3735                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
3736                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
3737
3738                 decayed = 1;
3739         }
3740
3741         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3742
3743 #ifndef CONFIG_64BIT
3744         smp_wmb();
3745         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3746 #endif
3747
3748         return decayed;
3749 }
3750
3751 /**
3752  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3753  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3754  * @se: sched_entity to attach
3755  *
3756  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3757  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3758  */
3759 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3760 {
3761         /*
3762          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3763          * See ___update_load_avg() for details.
3764          */
3765         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3766
3767         /*
3768          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3769          * window because without that, really weird and wonderful things can
3770          * happen.
3771          *
3772          * XXX illustrate
3773          */
3774         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3775         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3776
3777         /*
3778          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3779          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3780          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3781          * _sum a little.
3782          */
3783         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3784
3785         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3786
3787         se->avg.load_sum = divider;
3788         if (se_weight(se)) {
3789                 se->avg.load_sum =
3790                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3791         }
3792
3793         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3794         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3795         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3796         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
3797         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
3798
3799         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3800
3801         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3802
3803         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3804 }
3805
3806 /**
3807  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3808  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3809  * @se: sched_entity to detach
3810  *
3811  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3812  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3813  */
3814 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3815 {
3816         /*
3817          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3818          * See ___update_load_avg() for details.
3819          */
3820         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3821
3822         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3823         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3824         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * divider;
3825         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
3826         cfs_rq->avg.runnable_sum = cfs_rq->avg.runnable_avg * divider;
3827
3828         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3829
3830         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3831
3832         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3833 }
3834
3835 /*
3836  * Optional action to be done while updating the load average
3837  */
3838 #define UPDATE_TG       0x1
3839 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3840 #define DO_ATTACH       0x4
3841
3842 /* Update task and its cfs_rq load average */
3843 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3844 {
3845         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
3846         int decayed;
3847
3848         /*
3849          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3850          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3851          */
3852         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3853                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
3854
3855         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3856         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3857
3858         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3859
3860                 /*
3861                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3862                  * !last_update_time means we've passed through
3863                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3864                  *
3865                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3866                  */
3867                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3868                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
3869
3870         } else if (decayed) {
3871                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3872
3873                 if (flags & UPDATE_TG)
3874                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
3875         }
3876 }
3877
3878 #ifndef CONFIG_64BIT
3879 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3880 {
3881         u64 last_update_time_copy;
3882         u64 last_update_time;
3883
3884         do {
3885                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3886                 smp_rmb();
3887                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3888         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3889
3890         return last_update_time;
3891 }
3892 #else
3893 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3894 {
3895         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3896 }
3897 #endif
3898
3899 /*
3900  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3901  * the previous rq.
3902  */
3903 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3904 {
3905         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3906         u64 last_update_time;
3907
3908         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3909         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
3910 }
3911
3912 /*
3913  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3914  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3915  */
3916 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3917 {
3918         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3919         unsigned long flags;
3920
3921         /*
3922          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3923          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3924          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3925          */
3926
3927         sync_entity_load_avg(se);
3928
3929         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3930         ++cfs_rq->removed.nr;
3931         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3932         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3933         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
3934         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3935 }
3936
3937 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3938 {
3939         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
3940 }
3941
3942 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3943 {
3944         return cfs_rq->avg.load_avg;
3945 }
3946
3947 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3948
3949 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3950 {
3951         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3952 }
3953
3954 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3955 {
3956         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3957
3958         return max(ue.ewma, (ue.enqueued & ~UTIL_AVG_UNCHANGED));
3959 }
3960
3961 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3962 {
3963         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3964 }
3965
3966 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
3967 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3968 {
3969         return clamp(task_util_est(p),
3970                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN),
3971                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX));
3972 }
3973 #else
3974 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3975 {
3976         return task_util_est(p);
3977 }
3978 #endif
3979
3980 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3981                                     struct task_struct *p)
3982 {
3983         unsigned int enqueued;
3984
3985         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3986                 return;
3987
3988         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3989         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3990         enqueued += _task_util_est(p);
3991         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3992
3993         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
3994 }
3995
3996 static inline void util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3997                                     struct task_struct *p)
3998 {
3999         unsigned int enqueued;
4000
4001         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4002                 return;
4003
4004         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4005         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
4006         enqueued -= min_t(unsigned int, enqueued, _task_util_est(p));
4007         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4008
4009         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4010 }
4011
4012 #define UTIL_EST_MARGIN (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)
4013
4014 /*
4015  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
4016  * based on the observation that:
4017  *
4018  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
4019  *
4020  * NOTE: this only works when value + margin < INT_MAX.
4021  */
4022 static inline bool within_margin(int value, int margin)
4023 {
4024         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
4025 }
4026
4027 static inline void util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq,
4028                                    struct task_struct *p,
4029                                    bool task_sleep)
4030 {
4031         long last_ewma_diff, last_enqueued_diff;
4032         struct util_est ue;
4033
4034         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4035                 return;
4036
4037         /*
4038          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
4039          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
4040          */
4041         if (!task_sleep)
4042                 return;
4043
4044         /*
4045          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
4046          * skip the util_est update.
4047          */
4048         ue = p->se.avg.util_est;
4049         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
4050                 return;
4051
4052         last_enqueued_diff = ue.enqueued;
4053
4054         /*
4055          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
4056          * to smooth utilization decreases.
4057          */
4058         ue.enqueued = task_util(p);
4059         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
4060                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
4061                         ue.ewma = ue.enqueued;
4062                         goto done;
4063                 }
4064         }
4065
4066         /*
4067          * Skip update of task's estimated utilization when its members are
4068          * already ~1% close to its last activation value.
4069          */
4070         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
4071         last_enqueued_diff -= ue.enqueued;
4072         if (within_margin(last_ewma_diff, UTIL_EST_MARGIN)) {
4073                 if (!within_margin(last_enqueued_diff, UTIL_EST_MARGIN))
4074                         goto done;
4075
4076                 return;
4077         }
4078
4079         /*
4080          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
4081          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
4082          */
4083         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
4084                 return;
4085
4086         /*
4087          * Update Task's estimated utilization
4088          *
4089          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4090          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
4091          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4092          * Weighted Moving Average (EWMA):
4093          *
4094          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4095          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4096          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4097          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4098          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4099          *
4100          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4101          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4102          */
4103         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4104         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4105         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4106 done:
4107         ue.enqueued |= UTIL_AVG_UNCHANGED;
4108         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4109
4110         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
4111 }
4112
4113 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p, long capacity)
4114 {
4115         return fits_capacity(uclamp_task_util(p), capacity);
4116 }
4117
4118 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
4119 {
4120         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
4121                 return;
4122
4123         if (!p || p->nr_cpus_allowed == 1) {
4124                 rq->misfit_task_load = 0;
4125                 return;
4126         }
4127
4128         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
4129                 rq->misfit_task_load = 0;
4130                 return;
4131         }
4132
4133         /*
4134          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
4135          * task_h_load() returns 0.
4136          */
4137         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
4138 }
4139
4140 #else /* CONFIG_SMP */
4141
4142 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
4143 {
4144         return true;
4145 }
4146
4147 #define UPDATE_TG       0x0
4148 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4149 #define DO_ATTACH       0x0
4150
4151 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4152 {
4153         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4154 }
4155
4156 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4157
4158 static inline void
4159 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4160 static inline void
4161 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4162
4163 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4164 {
4165         return 0;
4166 }
4167
4168 static inline void
4169 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4170
4171 static inline void
4172 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4173
4174 static inline void
4175 util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4176                 bool task_sleep) {}
4177 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
4178
4179 #endif /* CONFIG_SMP */
4180
4181 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4182 {
4183 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4184         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4185
4186         if (d < 0)
4187                 d = -d;
4188
4189         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4190                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4191 #endif
4192 }
4193
4194 static void
4195 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4196 {
4197         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4198
4199         /*
4200          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4201          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4202          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4203          * stays open at the end.
4204          */
4205         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4206                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4207
4208         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4209         if (!initial) {
4210                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
4211
4212                 /*
4213                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4214                  * for a gentler effect of sleepers:
4215                  */
4216                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4217                         thresh >>= 1;
4218
4219                 vruntime -= thresh;
4220         }
4221
4222         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4223         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4224 }
4225
4226 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4227
4228 static inline void check_schedstat_required(void)
4229 {
4230 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4231         if (schedstat_enabled())
4232                 return;
4233
4234         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
4235         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
4236                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
4237                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
4238                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
4239                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
4240                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
4241                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
4242                              "kernel parameter schedstats=enable or "
4243                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
4244         }
4245 #endif
4246 }
4247
4248 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
4249
4250 /*
4251  * MIGRATION
4252  *
4253  *      dequeue
4254  *        update_curr()
4255  *          update_min_vruntime()
4256  *        vruntime -= min_vruntime
4257  *
4258  *      enqueue
4259  *        update_curr()
4260  *          update_min_vruntime()
4261  *        vruntime += min_vruntime
4262  *
4263  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4264  * min_vruntime are up-to-date.
4265  *
4266  * WAKEUP (remote)
4267  *
4268  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4269  *        vruntime -= min_vruntime
4270  *
4271  *      enqueue
4272  *        update_curr()
4273  *          update_min_vruntime()
4274  *        vruntime += min_vruntime
4275  *
4276  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4277  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4278  */
4279
4280 static void
4281 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4282 {
4283         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4284         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4285
4286         /*
4287          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4288          * update_curr().
4289          */
4290         if (renorm && curr)
4291                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4292
4293         update_curr(cfs_rq);
4294
4295         /*
4296          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4297          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4298          * placed in the past could significantly boost this task to the
4299          * fairness detriment of existing tasks.
4300          */
4301         if (renorm && !curr)
4302                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4303
4304         /*
4305          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4306          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4307          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4308          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4309          *     its group cfs_rq
4310          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4311          */
4312         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4313         se_update_runnable(se);
4314         update_cfs_group(se);
4315         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4316
4317         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4318                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4319
4320         check_schedstat_required();
4321         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
4322         check_spread(cfs_rq, se);
4323         if (!curr)
4324                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4325         se->on_rq = 1;
4326
4327         /*
4328          * When bandwidth control is enabled, cfs might have been removed
4329          * because of a parent been throttled but cfs->nr_running > 1. Try to
4330          * add it unconditionally.
4331          */
4332         if (cfs_rq->nr_running == 1 || cfs_bandwidth_used())
4333                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4334
4335         if (cfs_rq->nr_running == 1)
4336                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4337 }
4338
4339 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4340 {
4341         for_each_sched_entity(se) {
4342                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4343                 if (cfs_rq->last != se)
4344                         break;
4345
4346                 cfs_rq->last = NULL;
4347         }
4348 }
4349
4350 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4351 {
4352         for_each_sched_entity(se) {
4353                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4354                 if (cfs_rq->next != se)
4355                         break;
4356
4357                 cfs_rq->next = NULL;
4358         }
4359 }
4360
4361 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4362 {
4363         for_each_sched_entity(se) {
4364                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4365                 if (cfs_rq->skip != se)
4366                         break;
4367
4368                 cfs_rq->skip = NULL;
4369         }
4370 }
4371
4372 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4373 {
4374         if (cfs_rq->last == se)
4375                 __clear_buddies_last(se);
4376
4377         if (cfs_rq->next == se)
4378                 __clear_buddies_next(se);
4379
4380         if (cfs_rq->skip == se)
4381                 __clear_buddies_skip(se);
4382 }
4383
4384 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4385
4386 static void
4387 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4388 {
4389         /*
4390          * Update run-time statistics of the 'current'.
4391          */
4392         update_curr(cfs_rq);
4393
4394         /*
4395          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4396          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4397          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4398          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4399          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4400          *     of its group cfs_rq.
4401          */
4402         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4403         se_update_runnable(se);
4404
4405         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4406
4407         clear_buddies(cfs_rq, se);
4408
4409         if (se != cfs_rq->curr)
4410                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4411         se->on_rq = 0;
4412         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4413
4414         /*
4415          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4416          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4417          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4418          * can move min_vruntime forward still more.
4419          */
4420         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4421                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4422
4423         /* return excess runtime on last dequeue */
4424         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4425
4426         update_cfs_group(se);
4427
4428         /*
4429          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4430          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4431          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4432          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4433          */
4434         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4435                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4436 }
4437
4438 /*
4439  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4440  */
4441 static void
4442 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4443 {
4444         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4445         struct sched_entity *se;
4446         s64 delta;
4447
4448         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4449         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4450         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4451                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4452                 /*
4453                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4454                  * re-elected due to buddy favours.
4455                  */
4456                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4457                 return;
4458         }
4459
4460         /*
4461          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4462          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4463          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4464          */
4465         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4466                 return;
4467
4468         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4469         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4470
4471         if (delta < 0)
4472                 return;
4473
4474         if (delta > ideal_runtime)
4475                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4476 }
4477
4478 static void
4479 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4480 {
4481         clear_buddies(cfs_rq, se);
4482
4483         /* 'current' is not kept within the tree. */
4484         if (se->on_rq) {
4485                 /*
4486                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4487                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4488                  * runqueue.
4489                  */
4490                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4491                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4492                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4493         }
4494
4495         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4496         cfs_rq->curr = se;
4497
4498         /*
4499          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4500          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4501          * when there are only lesser-weight tasks around):
4502          */
4503         if (schedstat_enabled() &&
4504             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4505                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4506                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4507                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4508         }
4509
4510         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4511 }
4512
4513 static int
4514 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4515
4516 /*
4517  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4518  * 1) keep things fair between processes/task groups
4519  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4520  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4521  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4522  */
4523 static struct sched_entity *
4524 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4525 {
4526         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4527         struct sched_entity *se;
4528
4529         /*
4530          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4531          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4532          */
4533         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4534                 left = curr;
4535
4536         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4537
4538         /*
4539          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4540          * be done without getting too unfair.
4541          */
4542         if (cfs_rq->skip && cfs_rq->skip == se) {
4543                 struct sched_entity *second;
4544
4545                 if (se == curr) {
4546                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4547                 } else {
4548                         second = __pick_next_entity(se);
4549                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4550                                 second = curr;
4551                 }
4552
4553                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4554                         se = second;
4555         }
4556
4557         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1) {
4558                 /*
4559                  * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4560                  */
4561                 se = cfs_rq->next;
4562         } else if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1) {
4563                 /*
4564                  * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4565                  */
4566                 se = cfs_rq->last;
4567         }
4568
4569         return se;
4570 }
4571
4572 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4573
4574 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4575 {
4576         /*
4577          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4578          * was not called and update_curr() has to be done:
4579          */
4580         if (prev->on_rq)
4581                 update_curr(cfs_rq);
4582
4583         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4584         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4585
4586         check_spread(cfs_rq, prev);
4587
4588         if (prev->on_rq) {
4589                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4590                 /* Put 'current' back into the tree. */
4591                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4592                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4593                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4594         }
4595         cfs_rq->curr = NULL;
4596 }
4597
4598 static void
4599 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4600 {
4601         /*
4602          * Update run-time statistics of the 'current'.
4603          */
4604         update_curr(cfs_rq);
4605
4606         /*
4607          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4608          */
4609         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4610         update_cfs_group(curr);
4611
4612 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4613         /*
4614          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4615          * validating it and just reschedule.
4616          */
4617         if (queued) {
4618                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4619                 return;
4620         }
4621         /*
4622          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4623          */
4624         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4625                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4626                 return;
4627 #endif
4628
4629         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4630                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4631 }
4632
4633
4634 /**************************************************
4635  * CFS bandwidth control machinery
4636  */
4637
4638 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4639
4640 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4641 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4642
4643 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4644 {
4645         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4646 }
4647
4648 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4649 {
4650         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4651 }
4652
4653 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4654 {
4655         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4656 }
4657 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4658 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4659 {
4660         return true;
4661 }
4662
4663 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4664 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4665 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4666
4667 /*
4668  * default period for cfs group bandwidth.
4669  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4670  */
4671 static inline u64 default_cfs_period(void)
4672 {
4673         return 100000000ULL;
4674 }
4675
4676 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4677 {
4678         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4679 }
4680
4681 /*
4682  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
4683  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
4684  * around rq->lock.
4685  *
4686  * requires cfs_b->lock
4687  */
4688 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4689 {
4690         if (unlikely(cfs_b->quota == RUNTIME_INF))
4691                 return;
4692
4693         cfs_b->runtime += cfs_b->quota;
4694         cfs_b->runtime = min(cfs_b->runtime, cfs_b->quota + cfs_b->burst);
4695 }
4696
4697 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4698 {
4699         return &tg->cfs_bandwidth;
4700 }
4701
4702 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4703 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4704                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
4705 {
4706         u64 min_amount, amount = 0;
4707
4708         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4709
4710         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4711         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
4712
4713         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4714                 amount = min_amount;
4715         else {
4716                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4717
4718                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4719                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4720                         cfs_b->runtime -= amount;
4721                         cfs_b->idle = 0;
4722                 }
4723         }
4724
4725         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4726
4727         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4728 }
4729
4730 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4731 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4732 {
4733         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4734         int ret;
4735
4736         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4737         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
4738         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4739
4740         return ret;
4741 }
4742
4743 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4744 {
4745         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4746         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4747
4748         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4749                 return;
4750
4751         if (cfs_rq->throttled)
4752                 return;
4753         /*
4754          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4755          * hierarchy can be throttled
4756          */
4757         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4758                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4759 }
4760
4761 static __always_inline
4762 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4763 {
4764         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4765                 return;
4766
4767         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4768 }
4769
4770 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4771 {
4772         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4773 }
4774
4775 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4776 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4777 {
4778         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4779 }
4780
4781 /*
4782  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4783  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4784  * load-balance operations.
4785  */
4786 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4787                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4788 {
4789         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4790
4791         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4792         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4793
4794         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4795                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4796 }
4797
4798 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4799 {
4800         struct rq *rq = data;
4801         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4802
4803         cfs_rq->throttle_count--;
4804         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4805                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4806                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4807
4808                 /* Add cfs_rq with load or one or more already running entities to the list */
4809                 if (!cfs_rq_is_decayed(cfs_rq) || cfs_rq->nr_running)
4810                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4811         }
4812
4813         return 0;
4814 }
4815
4816 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4817 {
4818         struct rq *rq = data;
4819         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4820
4821         /* group is entering throttled state, stop time */
4822         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4823                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4824                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4825         }
4826         cfs_rq->throttle_count++;
4827
4828         return 0;
4829 }
4830
4831 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4832 {
4833         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4834         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4835         struct sched_entity *se;
4836         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
4837
4838         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4839         /* This will start the period timer if necessary */
4840         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
4841                 /*
4842                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
4843                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
4844                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
4845                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
4846                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
4847                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
4848                  */
4849                 dequeue = 0;
4850         } else {
4851                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
4852                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4853         }
4854         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4855
4856         if (!dequeue)
4857                 return false;  /* Throttle no longer required. */
4858
4859         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4860
4861         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4862         rcu_read_lock();
4863         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4864         rcu_read_unlock();
4865
4866         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4867         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4868         for_each_sched_entity(se) {
4869                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4870                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4871                 if (!se->on_rq)
4872                         goto done;
4873
4874                 dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4875
4876                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
4877                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4878
4879                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4880                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4881
4882                 if (qcfs_rq->load.weight) {
4883                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4884                         se = parent_entity(se);
4885                         break;
4886                 }
4887         }
4888
4889         for_each_sched_entity(se) {
4890                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4891                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4892                 if (!se->on_rq)
4893                         goto done;
4894
4895                 update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
4896                 se_update_runnable(se);
4897
4898                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
4899                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4900
4901                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4902                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4903         }
4904
4905         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
4906         sub_nr_running(rq, task_delta);
4907
4908 done:
4909         /*
4910          * Note: distribution will already see us throttled via the
4911          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
4912          */
4913         cfs_rq->throttled = 1;
4914         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4915         return true;
4916 }
4917
4918 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4919 {
4920         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4921         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4922         struct sched_entity *se;
4923         long task_delta, idle_task_delta;
4924
4925         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4926
4927         cfs_rq->throttled = 0;
4928
4929         update_rq_clock(rq);
4930
4931         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4932         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4933         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4934         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4935
4936         /* update hierarchical throttle state */
4937         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4938
4939         if (!cfs_rq->load.weight)
4940                 return;
4941
4942         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4943         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4944         for_each_sched_entity(se) {
4945                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4946
4947                 if (se->on_rq)
4948                         break;
4949                 enqueue_entity(qcfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4950
4951                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
4952                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4953
4954                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4955                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4956
4957                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4958                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
4959                         goto unthrottle_throttle;
4960         }
4961
4962         for_each_sched_entity(se) {
4963                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4964
4965                 update_load_avg(qcfs_rq, se, UPDATE_TG);
4966                 se_update_runnable(se);
4967
4968                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
4969                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4970
4971                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4972                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4973
4974                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4975                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
4976                         goto unthrottle_throttle;
4977
4978                 /*
4979                  * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
4980                  * list. Add it back to not break the leaf list.
4981                  */
4982                 if (throttled_hierarchy(qcfs_rq))
4983                         list_add_leaf_cfs_rq(qcfs_rq);
4984         }
4985
4986         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
4987         add_nr_running(rq, task_delta);
4988
4989 unthrottle_throttle:
4990         /*
4991          * The cfs_rq_throttled() breaks in the above iteration can result in
4992          * incomplete leaf list maintenance, resulting in triggering the
4993          * assertion below.
4994          */
4995         for_each_sched_entity(se) {
4996                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4997
4998                 if (list_add_leaf_cfs_rq(qcfs_rq))
4999                         break;
5000         }
5001
5002         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5003
5004         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
5005         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
5006                 resched_curr(rq);
5007 }
5008
5009 static void distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5010 {
5011         struct cfs_rq *cfs_rq;
5012         u64 runtime, remaining = 1;
5013
5014         rcu_read_lock();
5015         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
5016                                 throttled_list) {
5017                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5018                 struct rq_flags rf;
5019
5020                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
5021                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5022                         goto next;
5023
5024                 /* By the above check, this should never be true */
5025                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
5026
5027                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5028                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
5029                 if (runtime > cfs_b->runtime)
5030                         runtime = cfs_b->runtime;
5031                 cfs_b->runtime -= runtime;
5032                 remaining = cfs_b->runtime;
5033                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5034
5035                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
5036
5037                 /* we check whether we're throttled above */
5038                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
5039                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5040
5041 next:
5042                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
5043
5044                 if (!remaining)
5045                         break;
5046         }
5047         rcu_read_unlock();
5048 }
5049
5050 /*
5051  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
5052  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
5053  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
5054  * used to track this state.
5055  */
5056 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
5057 {
5058         int throttled;
5059
5060         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
5061         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5062                 goto out_deactivate;
5063
5064         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5065         cfs_b->nr_periods += overrun;
5066
5067         /* Refill extra burst quota even if cfs_b->idle */
5068         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
5069
5070         /*
5071          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
5072          * we're going inactive then everything else can be deferred
5073          */
5074         if (cfs_b->idle && !throttled)
5075                 goto out_deactivate;
5076
5077         if (!throttled) {
5078                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
5079                 cfs_b->idle = 1;
5080                 return 0;
5081         }
5082
5083         /* account preceding periods in which throttling occurred */
5084         cfs_b->nr_throttled += overrun;
5085
5086         /*
5087          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
5088          */
5089         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
5090                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5091                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
5092                 distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5093                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5094
5095                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5096         }
5097
5098         /*
5099          * While we are ensured activity in the period following an
5100          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
5101          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
5102          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
5103          */
5104         cfs_b->idle = 0;
5105
5106         return 0;
5107
5108 out_deactivate:
5109         return 1;
5110 }
5111
5112 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
5113 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
5114 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
5115 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
5116 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
5117 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
5118
5119 /*
5120  * Are we near the end of the current quota period?
5121  *
5122  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
5123  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
5124  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
5125  */
5126 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
5127 {
5128         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
5129         s64 remaining;
5130
5131         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
5132         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
5133                 return 1;
5134
5135         /* is a quota refresh about to occur? */
5136         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
5137         if (remaining < (s64)min_expire)
5138                 return 1;
5139
5140         return 0;
5141 }
5142
5143 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5144 {
5145         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
5146
5147         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
5148         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
5149                 return;
5150
5151         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
5152         if (cfs_b->slack_started)
5153                 return;
5154         cfs_b->slack_started = true;
5155
5156         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
5157                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
5158                         HRTIMER_MODE_REL);
5159 }
5160
5161 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
5162 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5163 {
5164         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5165         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
5166
5167         if (slack_runtime <= 0)
5168                 return;
5169
5170         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5171         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
5172                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5173
5174                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5175                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5176                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5177                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5178         }
5179         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5180
5181         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5182         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5183 }
5184
5185 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5186 {
5187         if (!cfs_bandwidth_used())
5188                 return;
5189
5190         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5191                 return;
5192
5193         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5194 }
5195
5196 /*
5197  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5198  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5199  */
5200 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5201 {
5202         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5203         unsigned long flags;
5204
5205         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5206         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5207         cfs_b->slack_started = false;
5208
5209         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5210                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5211                 return;
5212         }
5213
5214         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5215                 runtime = cfs_b->runtime;
5216
5217         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5218
5219         if (!runtime)
5220                 return;
5221
5222         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5223 }
5224
5225 /*
5226  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5227  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5228  * runtime as update_curr() throttling can not trigger until it's on-rq.
5229  */
5230 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5231 {
5232         if (!cfs_bandwidth_used())
5233                 return;
5234
5235         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5236         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5237                 return;
5238
5239         /* ensure the group is not already throttled */
5240         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5241                 return;
5242
5243         /* update runtime allocation */
5244         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5245         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5246                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5247 }
5248
5249 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5250 {
5251         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5252
5253         if (!cfs_bandwidth_used())
5254                 return;
5255
5256         if (!tg->parent)
5257                 return;
5258
5259         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5260         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5261
5262         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5263         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
5264 }
5265
5266 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5267 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5268 {
5269         if (!cfs_bandwidth_used())
5270                 return false;
5271
5272         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5273                 return false;
5274
5275         /*
5276          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5277          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5278          */
5279         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5280                 return true;
5281
5282         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5283 }
5284
5285 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5286 {
5287         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5288                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5289
5290         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5291
5292         return HRTIMER_NORESTART;
5293 }
5294
5295 extern const u64 max_cfs_quota_period;
5296
5297 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5298 {
5299         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5300                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5301         unsigned long flags;
5302         int overrun;
5303         int idle = 0;
5304         int count = 0;
5305
5306         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5307         for (;;) {
5308                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5309                 if (!overrun)
5310                         break;
5311
5312                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
5313
5314                 if (++count > 3) {
5315                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
5316
5317                         /*
5318                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
5319                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
5320                          * to fail.
5321                          */
5322                         new = old * 2;
5323                         if (new < max_cfs_quota_period) {
5324                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
5325                                 cfs_b->quota *= 2;
5326                                 cfs_b->burst *= 2;
5327
5328                                 pr_warn_ratelimited(
5329         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5330                                         smp_processor_id(),
5331                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
5332                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5333                         } else {
5334                                 pr_warn_ratelimited(
5335         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5336                                         smp_processor_id(),
5337                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
5338                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5339                         }
5340
5341                         /* reset count so we don't come right back in here */
5342                         count = 0;
5343                 }
5344         }
5345         if (idle)
5346                 cfs_b->period_active = 0;
5347         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5348
5349         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5350 }
5351
5352 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5353 {
5354         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5355         cfs_b->runtime = 0;
5356         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5357         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5358         cfs_b->burst = 0;
5359
5360         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5361         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5362         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5363         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5364         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5365         cfs_b->slack_started = false;
5366 }
5367
5368 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5369 {
5370         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5371         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5372 }
5373
5374 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5375 {
5376         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5377
5378         if (cfs_b->period_active)
5379                 return;
5380
5381         cfs_b->period_active = 1;
5382         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5383         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5384 }
5385
5386 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5387 {
5388         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5389         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5390                 return;
5391
5392         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5393         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5394 }
5395
5396 /*
5397  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5398  *
5399  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5400  * bits doesn't do much.
5401  */
5402
5403 /* cpu online callback */
5404 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5405 {
5406         struct task_group *tg;
5407
5408         lockdep_assert_rq_held(rq);
5409
5410         rcu_read_lock();
5411         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5412                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5413                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5414
5415                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5416                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5417                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5418         }
5419         rcu_read_unlock();
5420 }
5421
5422 /* cpu offline callback */
5423 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5424 {
5425         struct task_group *tg;
5426
5427         lockdep_assert_rq_held(rq);
5428
5429         rcu_read_lock();
5430         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5431                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5432
5433                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5434                         continue;
5435
5436                 /*
5437                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5438                  * there's some valid quota amount
5439                  */
5440                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5441                 /*
5442                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5443                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5444                  */
5445                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5446
5447                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5448                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5449         }
5450         rcu_read_unlock();
5451 }
5452
5453 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5454
5455 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5456 {
5457         return false;
5458 }
5459
5460 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5461 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5462 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5463 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5464 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5465
5466 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5467 {
5468         return 0;
5469 }
5470
5471 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5472 {
5473         return 0;
5474 }
5475
5476 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5477                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5478 {
5479         return 0;
5480 }
5481
5482 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5483
5484 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5485 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5486 #endif
5487
5488 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5489 {
5490         return NULL;
5491 }
5492 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5493 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5494 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5495
5496 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5497
5498 /**************************************************
5499  * CFS operations on tasks:
5500  */
5501
5502 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5503 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5504 {
5505         struct sched_entity *se = &p->se;
5506         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5507
5508         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5509
5510         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5511                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5512                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5513                 s64 delta = slice - ran;
5514
5515                 if (delta < 0) {
5516                         if (task_current(rq, p))
5517                                 resched_curr(rq);
5518                         return;
5519                 }
5520                 hrtick_start(rq, delta);
5521         }
5522 }
5523
5524 /*
5525  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5526  * current task is from our class and nr_running is low enough
5527  * to matter.
5528  */
5529 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5530 {
5531         struct task_struct *curr = rq->curr;
5532
5533         if (!hrtick_enabled_fair(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5534                 return;
5535
5536         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5537                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5538 }
5539 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5540 static inline void
5541 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5542 {
5543 }
5544
5545 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5546 {
5547 }
5548 #endif
5549
5550 #ifdef CONFIG_SMP
5551 static inline unsigned long cpu_util(int cpu);
5552
5553 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5554 {
5555         return !fits_capacity(cpu_util(cpu), capacity_of(cpu));
5556 }
5557
5558 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5559 {
5560         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
5561                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5562                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
5563         }
5564 }
5565 #else
5566 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5567 #endif
5568
5569 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
5570 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
5571 {
5572         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
5573                         rq->nr_running);
5574 }
5575
5576 #ifdef CONFIG_SMP
5577 static int sched_idle_cpu(int cpu)
5578 {
5579         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
5580 }
5581 #endif
5582
5583 /*
5584  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5585  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5586  * then put the task into the rbtree:
5587  */
5588 static void
5589 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5590 {
5591         struct cfs_rq *cfs_rq;
5592         struct sched_entity *se = &p->se;
5593         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5594         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
5595
5596         /*
5597          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5598          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5599          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5600          * estimated utilization, before we update schedutil.
5601          */
5602         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5603
5604         /*
5605          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5606          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5607          * passed.
5608          */
5609         if (p->in_iowait)
5610                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5611
5612         for_each_sched_entity(se) {
5613                 if (se->on_rq)
5614                         break;
5615                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5616                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5617
5618                 cfs_rq->h_nr_running++;
5619                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5620
5621                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5622                         idle_h_nr_running = 1;
5623
5624                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5625                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5626                         goto enqueue_throttle;
5627
5628                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5629         }
5630
5631         for_each_sched_entity(se) {
5632                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5633
5634                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5635                 se_update_runnable(se);
5636                 update_cfs_group(se);
5637
5638                 cfs_rq->h_nr_running++;
5639                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5640
5641                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5642                         idle_h_nr_running = 1;
5643
5644                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5645                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5646                         goto enqueue_throttle;
5647
5648                /*
5649                 * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
5650                 * list. Add it back to not break the leaf list.
5651                 */
5652                if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5653                        list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5654         }
5655
5656         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5657         add_nr_running(rq, 1);
5658
5659         /*
5660          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5661          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5662          * ability to cross the overutilized threshold, which will
5663          * result in the load balancer ruining all the task placement
5664          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5665          * for the first enqueue operation of new tasks during the
5666          * overutilized flag detection.
5667          *
5668          * A better way of solving this problem would be to wait for
5669          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5670          * into account, but that is not straightforward to implement,
5671          * and the following generally works well enough in practice.
5672          */
5673         if (!task_new)
5674                 update_overutilized_status(rq);
5675
5676 enqueue_throttle:
5677         if (cfs_bandwidth_used()) {
5678                 /*
5679                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5680                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5681                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5682                  * below.
5683                  */
5684                 for_each_sched_entity(se) {
5685                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5686
5687                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5688                                 break;
5689                 }
5690         }
5691
5692         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5693
5694         hrtick_update(rq);
5695 }
5696
5697 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5698
5699 /*
5700  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5701  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5702  * update the fair scheduling stats:
5703  */
5704 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5705 {
5706         struct cfs_rq *cfs_rq;
5707         struct sched_entity *se = &p->se;
5708         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5709         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5710         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
5711
5712         util_est_dequeue(&rq->cfs, p);
5713
5714         for_each_sched_entity(se) {
5715                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5716                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5717
5718                 cfs_rq->h_nr_running--;
5719                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5720
5721                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5722                         idle_h_nr_running = 1;
5723
5724                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5725                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5726                         goto dequeue_throttle;
5727
5728                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5729                 if (cfs_rq->load.weight) {
5730                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5731                         se = parent_entity(se);
5732                         /*
5733                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5734                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5735                          */
5736                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5737                                 set_next_buddy(se);
5738                         break;
5739                 }
5740                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5741         }
5742
5743         for_each_sched_entity(se) {
5744                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5745
5746                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5747                 se_update_runnable(se);
5748                 update_cfs_group(se);
5749
5750                 cfs_rq->h_nr_running--;
5751                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5752
5753                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5754                         idle_h_nr_running = 1;
5755
5756                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5757                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5758                         goto dequeue_throttle;
5759
5760         }
5761
5762         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5763         sub_nr_running(rq, 1);
5764
5765         /* balance early to pull high priority tasks */
5766         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
5767                 rq->next_balance = jiffies;
5768
5769 dequeue_throttle:
5770         util_est_update(&rq->cfs, p, task_sleep);
5771         hrtick_update(rq);
5772 }
5773
5774 #ifdef CONFIG_SMP
5775
5776 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5777 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5778 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5779
5780 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5781
5782 static struct {
5783         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5784         atomic_t nr_cpus;
5785         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5786         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5787         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5788 } nohz ____cacheline_aligned;
5789
5790 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5791
5792 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
5793 {
5794         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
5795 }
5796
5797 /*
5798  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
5799  * @cpu: the CPU which load is requested
5800  * @p: the task which load should be discounted
5801  *
5802  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
5803  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
5804  * CPU.
5805  *
5806  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
5807  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
5808  * load.
5809  */
5810 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5811 {
5812         struct cfs_rq *cfs_rq;
5813         unsigned int load;
5814
5815         /* Task has no contribution or is new */
5816         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5817                 return cpu_load(rq);
5818
5819         cfs_rq = &rq->cfs;
5820         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
5821
5822         /* Discount task's util from CPU's util */
5823         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
5824
5825         return load;
5826 }
5827
5828 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
5829 {
5830         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
5831 }
5832
5833 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5834 {
5835         struct cfs_rq *cfs_rq;
5836         unsigned int runnable;
5837
5838         /* Task has no contribution or is new */
5839         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5840                 return cpu_runnable(rq);
5841
5842         cfs_rq = &rq->cfs;
5843         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
5844
5845         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
5846         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
5847
5848         return runnable;
5849 }
5850
5851 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5852 {
5853         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5854 }
5855
5856 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5857 {
5858         /*
5859          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5860          * jiffy will not have built up many flips.
5861          */
5862         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5863                 current->wakee_flips >>= 1;
5864                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5865         }
5866
5867         if (current->last_wakee != p) {
5868                 current->last_wakee = p;
5869                 current->wakee_flips++;
5870         }
5871 }
5872
5873 /*
5874  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5875  *
5876  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5877  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5878  *
5879  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5880  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5881  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5882  *
5883  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5884  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5885  *
5886  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5887  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5888  * socket size.
5889  */
5890 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5891 {
5892         unsigned int master = current->wakee_flips;
5893         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5894         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
5895
5896         if (master < slave)
5897                 swap(master, slave);
5898         if (slave < factor || master < slave * factor)
5899                 return 0;
5900         return 1;
5901 }
5902
5903 /*
5904  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5905  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5906  * CPU.
5907  *
5908  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5909  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5910  *
5911  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5912  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5913  *                        for the overloaded case.
5914  */
5915 static int
5916 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5917 {
5918         /*
5919          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5920          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5921          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5922          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5923          *
5924          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5925          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5926          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5927          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5928          * on one CPU.
5929          */
5930         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5931                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5932
5933         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5934                 return this_cpu;
5935
5936         if (available_idle_cpu(prev_cpu))
5937                 return prev_cpu;
5938
5939         return nr_cpumask_bits;
5940 }
5941
5942 static int
5943 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5944                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5945 {
5946         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5947         unsigned long task_load;
5948
5949         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
5950
5951         if (sync) {
5952                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5953
5954                 if (current_load > this_eff_load)
5955                         return this_cpu;
5956
5957                 this_eff_load -= current_load;
5958         }
5959
5960         task_load = task_h_load(p);
5961
5962         this_eff_load += task_load;
5963         if (sched_feat(WA_BIAS))
5964                 this_eff_load *= 100;
5965         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5966
5967         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
5968         prev_eff_load -= task_load;
5969         if (sched_feat(WA_BIAS))
5970                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5971         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5972
5973         /*
5974          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5975          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5976          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5977          * idle.
5978          */
5979         if (sync)
5980                 prev_eff_load += 1;
5981
5982         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5983 }
5984
5985 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5986                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5987 {
5988         int target = nr_cpumask_bits;
5989
5990         if (sched_feat(WA_IDLE))
5991                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5992
5993         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5994                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5995
5996         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5997         if (target == nr_cpumask_bits)
5998                 return prev_cpu;
5999
6000         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
6001         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
6002         return target;
6003 }
6004
6005 static struct sched_group *
6006 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
6007
6008 /*
6009  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
6010  */
6011 static int
6012 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
6013 {
6014         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
6015         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
6016         u64 latest_idle_timestamp = 0;
6017         int least_loaded_cpu = this_cpu;
6018         int shallowest_idle_cpu = -1;
6019         int i;
6020
6021         /* Check if we have any choice: */
6022         if (group->group_weight == 1)
6023                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
6024
6025         /* Traverse only the allowed CPUs */
6026         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
6027                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6028
6029                 if (!sched_core_cookie_match(rq, p))
6030                         continue;
6031
6032                 if (sched_idle_cpu(i))
6033                         return i;
6034
6035                 if (available_idle_cpu(i)) {
6036                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
6037                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
6038                                 /*
6039                                  * We give priority to a CPU whose idle state
6040                                  * has the smallest exit latency irrespective
6041                                  * of any idle timestamp.
6042                                  */
6043                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
6044                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6045                                 shallowest_idle_cpu = i;
6046                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
6047                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
6048                                 /*
6049                                  * If equal or no active idle state, then
6050                                  * the most recently idled CPU might have
6051                                  * a warmer cache.
6052                                  */
6053                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6054                                 shallowest_idle_cpu = i;
6055                         }
6056                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
6057                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
6058                         if (load < min_load) {
6059                                 min_load = load;
6060                                 least_loaded_cpu = i;
6061                         }
6062                 }
6063         }
6064
6065         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
6066 }
6067
6068 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6069                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
6070 {
6071         int new_cpu = cpu;
6072
6073         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
6074                 return prev_cpu;
6075
6076         /*
6077          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
6078          * prev_cpu's last_update_time.
6079          */
6080         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
6081                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6082
6083         while (sd) {
6084                 struct sched_group *group;
6085                 struct sched_domain *tmp;
6086                 int weight;
6087
6088                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6089                         sd = sd->child;
6090                         continue;
6091                 }
6092
6093                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
6094                 if (!group) {
6095                         sd = sd->child;
6096                         continue;
6097                 }
6098
6099                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6100                 if (new_cpu == cpu) {
6101                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6102                         sd = sd->child;
6103                         continue;
6104                 }
6105
6106                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6107                 cpu = new_cpu;
6108                 weight = sd->span_weight;
6109                 sd = NULL;
6110                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6111                         if (weight <= tmp->span_weight)
6112                                 break;
6113                         if (tmp->flags & sd_flag)
6114                                 sd = tmp;
6115                 }
6116         }
6117
6118         return new_cpu;
6119 }
6120
6121 static inline int __select_idle_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
6122 {
6123         if ((available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu)) &&
6124             sched_cpu_cookie_match(cpu_rq(cpu), p))
6125                 return cpu;
6126
6127         return -1;
6128 }
6129
6130 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6131 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
6132 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
6133
6134 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6135 {
6136         struct sched_domain_shared *sds;
6137
6138         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6139         if (sds)
6140                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6141 }
6142
6143 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6144 {
6145         struct sched_domain_shared *sds;
6146
6147         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6148         if (sds)
6149                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6150
6151         return def;
6152 }
6153
6154 /*
6155  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6156  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6157  *
6158  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6159  * state should be fairly cheap.
6160  */
6161 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6162 {
6163         int core = cpu_of(rq);
6164         int cpu;
6165
6166         rcu_read_lock();
6167         if (test_idle_cores(core, true))
6168                 goto unlock;
6169
6170         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6171                 if (cpu == core)
6172                         continue;
6173
6174                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6175                         goto unlock;
6176         }
6177
6178         set_idle_cores(core, 1);
6179 unlock:
6180         rcu_read_unlock();
6181 }
6182
6183 /*
6184  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6185  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6186  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6187  */
6188 static int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6189 {
6190         bool idle = true;
6191         int cpu;
6192
6193         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6194                 return __select_idle_cpu(core, p);
6195
6196         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6197                 if (!available_idle_cpu(cpu)) {
6198                         idle = false;
6199                         if (*idle_cpu == -1) {
6200                                 if (sched_idle_cpu(cpu) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
6201                                         *idle_cpu = cpu;
6202                                         break;
6203                                 }
6204                                 continue;
6205                         }
6206                         break;
6207                 }
6208                 if (*idle_cpu == -1 && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6209                         *idle_cpu = cpu;
6210         }
6211
6212         if (idle)
6213                 return core;
6214
6215         cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
6216         return -1;
6217 }
6218
6219 /*
6220  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6221  */
6222 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6223 {
6224         int cpu;
6225
6226         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6227                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr) ||
6228                     !cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
6229                         continue;
6230                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6231                         return cpu;
6232         }
6233
6234         return -1;
6235 }
6236
6237 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6238
6239 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6240 {
6241 }
6242
6243 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6244 {
6245         return def;
6246 }
6247
6248 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6249 {
6250         return __select_idle_cpu(core, p);
6251 }
6252
6253 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6254 {
6255         return -1;
6256 }
6257
6258 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6259
6260 /*
6261  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6262  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6263  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6264  */
6265 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, bool has_idle_core, int target)
6266 {
6267         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6268         int i, cpu, idle_cpu = -1, nr = INT_MAX;
6269         struct rq *this_rq = this_rq();
6270         int this = smp_processor_id();
6271         struct sched_domain *this_sd;
6272         u64 time = 0;
6273
6274         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6275         if (!this_sd)
6276                 return -1;
6277
6278         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6279
6280         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6281                 u64 avg_cost, avg_idle, span_avg;
6282                 unsigned long now = jiffies;
6283
6284                 /*
6285                  * If we're busy, the assumption that the last idle period
6286                  * predicts the future is flawed; age away the remaining
6287                  * predicted idle time.
6288                  */
6289                 if (unlikely(this_rq->wake_stamp < now)) {
6290                         while (this_rq->wake_stamp < now && this_rq->wake_avg_idle) {
6291                                 this_rq->wake_stamp++;
6292                                 this_rq->wake_avg_idle >>= 1;
6293                         }
6294                 }
6295
6296                 avg_idle = this_rq->wake_avg_idle;
6297                 avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6298
6299                 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6300                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6301                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6302                 else
6303                         nr = 4;
6304
6305                 time = cpu_clock(this);
6306         }
6307
6308         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target + 1) {
6309                 if (has_idle_core) {
6310                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
6311                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6312                                 return i;
6313
6314                 } else {
6315                         if (!--nr)
6316                                 return -1;
6317                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
6318                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
6319                                 break;
6320                 }
6321         }
6322
6323         if (has_idle_core)
6324                 set_idle_cores(target, false);
6325
6326         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6327                 time = cpu_clock(this) - time;
6328
6329                 /*
6330                  * Account for the scan cost of wakeups against the average
6331                  * idle time.
6332                  */
6333                 this_rq->wake_avg_idle -= min(this_rq->wake_avg_idle, time);
6334
6335                 update_avg(&this_sd->avg_scan_cost, time);
6336         }
6337
6338         return idle_cpu;
6339 }
6340
6341 /*
6342  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
6343  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
6344  * maximize capacity.
6345  */
6346 static int
6347 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6348 {
6349         unsigned long task_util, best_cap = 0;
6350         int cpu, best_cpu = -1;
6351         struct cpumask *cpus;
6352
6353         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6354         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6355
6356         task_util = uclamp_task_util(p);
6357
6358         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6359                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
6360
6361                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
6362                         continue;
6363                 if (fits_capacity(task_util, cpu_cap))
6364                         return cpu;
6365
6366                 if (cpu_cap > best_cap) {
6367                         best_cap = cpu_cap;
6368                         best_cpu = cpu;
6369                 }
6370         }
6371
6372         return best_cpu;
6373 }
6374
6375 static inline bool asym_fits_capacity(int task_util, int cpu)
6376 {
6377         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
6378                 return fits_capacity(task_util, capacity_of(cpu));
6379
6380         return true;
6381 }
6382
6383 /*
6384  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6385  */
6386 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6387 {
6388         bool has_idle_core = false;
6389         struct sched_domain *sd;
6390         unsigned long task_util;
6391         int i, recent_used_cpu;
6392
6393         /*
6394          * On asymmetric system, update task utilization because we will check
6395          * that the task fits with cpu's capacity.
6396          */
6397         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6398                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6399                 task_util = uclamp_task_util(p);
6400         }
6401
6402         /*
6403          * per-cpu select_idle_mask usage
6404          */
6405         lockdep_assert_irqs_disabled();
6406
6407         if ((available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target)) &&
6408             asym_fits_capacity(task_util, target))
6409                 return target;
6410
6411         /*
6412          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6413          */
6414         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
6415             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)) &&
6416             asym_fits_capacity(task_util, prev))
6417                 return prev;
6418
6419         /*
6420          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
6421          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
6422          * The assumption is that the wakee queued work for the
6423          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
6424          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
6425          * pattern is IO completions.
6426          */
6427         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
6428             prev == smp_processor_id() &&
6429             this_rq()->nr_running <= 1) {
6430                 return prev;
6431         }
6432
6433         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6434         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6435         p->recent_used_cpu = prev;
6436         if (recent_used_cpu != prev &&
6437             recent_used_cpu != target &&
6438             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6439             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
6440             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr) &&
6441             asym_fits_capacity(task_util, recent_used_cpu)) {
6442                 /*
6443                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6444                  * candidate for the next wake:
6445                  */
6446                 p->recent_used_cpu = prev;
6447                 return recent_used_cpu;
6448         }
6449
6450         /*
6451          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
6452          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
6453          */
6454         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6455                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
6456                 /*
6457                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
6458                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
6459                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
6460                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
6461                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
6462                  * capacity path.
6463                  */
6464                 if (sd) {
6465                         i = select_idle_capacity(p, sd, target);
6466                         return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
6467                 }
6468         }
6469
6470         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6471         if (!sd)
6472                 return target;
6473
6474         if (sched_smt_active()) {
6475                 has_idle_core = test_idle_cores(target, false);
6476
6477                 if (!has_idle_core && cpus_share_cache(prev, target)) {
6478                         i = select_idle_smt(p, sd, prev);
6479                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6480                                 return i;
6481                 }
6482         }
6483
6484         i = select_idle_cpu(p, sd, has_idle_core, target);
6485         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6486                 return i;
6487
6488         return target;
6489 }
6490
6491 /**
6492  * cpu_util - Estimates the amount of capacity of a CPU used by CFS tasks.
6493  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6494  *
6495  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6496  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6497  * (ie cpu_capacity).
6498  *
6499  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6500  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6501  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6502  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6503  * (arch_scale_freq_capacity()).
6504  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6505  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6506  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6507  *
6508  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6509  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6510  * currently RUNNABLE on that CPU.
6511  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6512  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6513  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6514  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6515  *
6516  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6517  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6518  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6519  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6520  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6521  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6522  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6523  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6524  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6525  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6526  *
6527  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6528  */
6529 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6530 {
6531         struct cfs_rq *cfs_rq;
6532         unsigned int util;
6533
6534         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6535         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6536
6537         if (sched_feat(UTIL_EST))
6538                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6539
6540         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6541 }
6542
6543 /*
6544  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6545  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6546  * @p: the task which utilization should be discounted
6547  *
6548  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6549  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6550  * execution on that CPU.
6551  *
6552  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6553  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6554  * contributing to the CPU utilization.
6555  */
6556 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6557 {
6558         struct cfs_rq *cfs_rq;
6559         unsigned int util;
6560
6561         /* Task has no contribution or is new */
6562         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6563                 return cpu_util(cpu);
6564
6565         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6566         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6567
6568         /* Discount task's util from CPU's util */
6569         lsub_positive(&util, task_util(p));
6570
6571         /*
6572          * Covered cases:
6573          *
6574          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6575          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6576          *    and thus we return:
6577          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6578          *
6579          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6580          *    IDLE, then:
6581          *      cpu_util >= task_util
6582          *      cpu_util > util_est (== 0)
6583          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6584          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6585          *
6586          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6587          *      util_est > cpu_util
6588          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6589          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6590          *    considering the expected utilization of tasks already
6591          *    runnable on that CPU.
6592          *
6593          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6594          * covered by the following code when estimated utilization is
6595          * enabled.
6596          */
6597         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6598                 unsigned int estimated =
6599                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6600
6601                 /*
6602                  * Despite the following checks we still have a small window
6603                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6604                  * races with LB's detach_task():
6605                  *
6606                  *   detach_task()
6607                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6608                  *     ---------------------------------- A
6609                  *     deactivate_task()                   \
6610                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6611                  *         util_est_dequeue()              /
6612                  *     ---------------------------------- B
6613                  *
6614                  * The additional check on "current == p" it's required to
6615                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6616                  * reducing the chances for the above race.
6617                  */
6618                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6619                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6620
6621                 util = max(util, estimated);
6622         }
6623
6624         /*
6625          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6626          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6627          * the cpu_util call.
6628          */
6629         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6630 }
6631
6632 /*
6633  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6634  * to @dst_cpu.
6635  */
6636 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6637 {
6638         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6639         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6640
6641         /*
6642          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6643          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6644          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6645          * util_avg should already be correct.
6646          */
6647         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6648                 lsub_positive(&util, task_util(p));
6649         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6650                 util += task_util(p);
6651
6652         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6653                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6654
6655                 /*
6656                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6657                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6658                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6659                  * cpu_util() after the task has been enqueued.
6660                  */
6661                 if (dst_cpu == cpu)
6662                         util_est += _task_util_est(p);
6663
6664                 util = max(util, util_est);
6665         }
6666
6667         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6668 }
6669
6670 /*
6671  * compute_energy(): Estimates the energy that @pd would consume if @p was
6672  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6673  * landscape of @pd's CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6674  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6675  * task.
6676  */
6677 static long
6678 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6679 {
6680         struct cpumask *pd_mask = perf_domain_span(pd);
6681         unsigned long cpu_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpumask_first(pd_mask));
6682         unsigned long max_util = 0, sum_util = 0;
6683         unsigned long _cpu_cap = cpu_cap;
6684         int cpu;
6685
6686         _cpu_cap -= arch_scale_thermal_pressure(cpumask_first(pd_mask));
6687
6688         /*
6689          * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by CPUs
6690          * of another rd if they belong to the same pd. So, account for the
6691          * utilization of these CPUs too by masking pd with cpu_online_mask
6692          * instead of the rd span.
6693          *
6694          * If an entire pd is outside of the current rd, it will not appear in
6695          * its pd list and will not be accounted by compute_energy().
6696          */
6697         for_each_cpu_and(cpu, pd_mask, cpu_online_mask) {
6698                 unsigned long util_freq = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6699                 unsigned long cpu_util, util_running = util_freq;
6700                 struct task_struct *tsk = NULL;
6701
6702                 /*
6703                  * When @p is placed on @cpu:
6704                  *
6705                  * util_running = max(cpu_util, cpu_util_est) +
6706                  *                max(task_util, _task_util_est)
6707                  *
6708                  * while cpu_util_next is: max(cpu_util + task_util,
6709                  *                             cpu_util_est + _task_util_est)
6710                  */
6711                 if (cpu == dst_cpu) {
6712                         tsk = p;
6713                         util_running =
6714                                 cpu_util_next(cpu, p, -1) + task_util_est(p);
6715                 }
6716
6717                 /*
6718                  * Busy time computation: utilization clamping is not
6719                  * required since the ratio (sum_util / cpu_capacity)
6720                  * is already enough to scale the EM reported power
6721                  * consumption at the (eventually clamped) cpu_capacity.
6722                  */
6723                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util_running, cpu_cap,
6724                                               ENERGY_UTIL, NULL);
6725
6726                 sum_util += min(cpu_util, _cpu_cap);
6727
6728                 /*
6729                  * Performance domain frequency: utilization clamping
6730                  * must be considered since it affects the selection
6731                  * of the performance domain frequency.
6732                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
6733                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
6734                  */
6735                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util_freq, cpu_cap,
6736                                               FREQUENCY_UTIL, tsk);
6737                 max_util = max(max_util, min(cpu_util, _cpu_cap));
6738         }
6739
6740         return em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util, _cpu_cap);
6741 }
6742
6743 /*
6744  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6745  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6746  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6747  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6748  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6749  *
6750  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6751  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6752  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6753  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6754  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6755  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6756  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6757  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6758  * the best candidates of the performance domain.
6759  *
6760  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6761  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6762  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6763  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6764  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6765  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6766  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6767  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6768  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6769  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6770  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6771  *
6772  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6773  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6774  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6775  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6776  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6777  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6778  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6779  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6780  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6781  */
6782 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6783 {
6784         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
6785         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6786         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu, target = -1;
6787         unsigned long cpu_cap, util, base_energy = 0;
6788         struct sched_domain *sd;
6789         struct perf_domain *pd;
6790
6791         rcu_read_lock();
6792         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6793         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6794                 goto unlock;
6795
6796         /*
6797          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6798          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6799          */
6800         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6801         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6802                 sd = sd->parent;
6803         if (!sd)
6804                 goto unlock;
6805
6806         target = prev_cpu;
6807
6808         sync_entity_load_avg(&p->se);
6809         if (!task_util_est(p))
6810                 goto unlock;
6811
6812         for (; pd; pd = pd->next) {
6813                 unsigned long cur_delta, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6814                 bool compute_prev_delta = false;
6815                 unsigned long base_energy_pd;
6816                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6817
6818                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6819                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6820                                 continue;
6821
6822                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6823                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6824                         spare_cap = cpu_cap;
6825                         lsub_positive(&spare_cap, util);
6826
6827                         /*
6828                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
6829                          * IOW, placing the task there would make the CPU
6830                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
6831                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
6832                          * aligned with sched_cpu_util().
6833                          */
6834                         util = uclamp_rq_util_with(cpu_rq(cpu), util, p);
6835                         if (!fits_capacity(util, cpu_cap))
6836                                 continue;
6837
6838                         if (cpu == prev_cpu) {
6839                                 /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6840                                 compute_prev_delta = true;
6841                         } else if (spare_cap > max_spare_cap) {
6842                                 /*
6843                                  * Find the CPU with the maximum spare capacity
6844                                  * in the performance domain.
6845                                  */
6846                                 max_spare_cap = spare_cap;
6847                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6848                         }
6849                 }
6850
6851                 if (max_spare_cap_cpu < 0 && !compute_prev_delta)
6852                         continue;
6853
6854                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
6855                 base_energy_pd = compute_energy(p, -1, pd);
6856                 base_energy += base_energy_pd;
6857
6858                 /* Evaluate the energy impact of using prev_cpu. */
6859                 if (compute_prev_delta) {
6860                         prev_delta = compute_energy(p, prev_cpu, pd);
6861                         if (prev_delta < base_energy_pd)
6862                                 goto unlock;
6863                         prev_delta -= base_energy_pd;
6864                         best_delta = min(best_delta, prev_delta);
6865                 }
6866
6867                 /* Evaluate the energy impact of using max_spare_cap_cpu. */
6868                 if (max_spare_cap_cpu >= 0) {
6869                         cur_delta = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, pd);
6870                         if (cur_delta < base_energy_pd)
6871                                 goto unlock;
6872                         cur_delta -= base_energy_pd;
6873                         if (cur_delta < best_delta) {
6874                                 best_delta = cur_delta;
6875                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6876                         }
6877                 }
6878         }
6879         rcu_read_unlock();
6880
6881         /*
6882          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6883          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6884          */
6885         if ((prev_delta == ULONG_MAX) ||
6886             (prev_delta - best_delta) > ((prev_delta + base_energy) >> 4))
6887                 target = best_energy_cpu;
6888
6889         return target;
6890
6891 unlock:
6892         rcu_read_unlock();
6893
6894         return target;
6895 }
6896
6897 /*
6898  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6899  * that have the relevant SD flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6900  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6901  *
6902  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6903  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6904  *
6905  * Returns the target CPU number.
6906  */
6907 static int
6908 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int wake_flags)
6909 {
6910         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6911         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6912         int cpu = smp_processor_id();
6913         int new_cpu = prev_cpu;
6914         int want_affine = 0;
6915         /* SD_flags and WF_flags share the first nibble */
6916         int sd_flag = wake_flags & 0xF;
6917
6918         /*
6919          * required for stable ->cpus_allowed
6920          */
6921         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
6922         if (wake_flags & WF_TTWU) {
6923                 record_wakee(p);
6924
6925                 if (sched_energy_enabled()) {
6926                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6927                         if (new_cpu >= 0)
6928                                 return new_cpu;
6929                         new_cpu = prev_cpu;
6930                 }
6931
6932                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
6933         }
6934
6935         rcu_read_lock();
6936         for_each_domain(cpu, tmp) {
6937                 /*
6938                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6939                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6940                  */
6941                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6942                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6943                         if (cpu != prev_cpu)
6944                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6945
6946                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6947                         break;
6948                 }
6949
6950                 if (tmp->flags & sd_flag)
6951                         sd = tmp;
6952                 else if (!want_affine)
6953                         break;
6954         }
6955
6956         if (unlikely(sd)) {
6957                 /* Slow path */
6958                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6959         } else if (wake_flags & WF_TTWU) { /* XXX always ? */
6960                 /* Fast path */
6961                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6962         }
6963         rcu_read_unlock();
6964
6965         return new_cpu;
6966 }
6967
6968 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6969
6970 /*
6971  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6972  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6973  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6974  */
6975 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6976 {
6977         /*
6978          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6979          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6980          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6981          * the task on the new runqueue.
6982          */
6983         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING) {
6984                 struct sched_entity *se = &p->se;
6985                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6986                 u64 min_vruntime;
6987
6988 #ifndef CONFIG_64BIT
6989                 u64 min_vruntime_copy;
6990
6991                 do {
6992                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6993                         smp_rmb();
6994                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6995                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6996 #else
6997                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6998 #endif
6999
7000                 se->vruntime -= min_vruntime;
7001         }
7002
7003         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
7004                 /*
7005                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
7006                  * rq->lock and can modify state directly.
7007                  */
7008                 lockdep_assert_rq_held(task_rq(p));
7009                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
7010
7011         } else {
7012                 /*
7013                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
7014                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
7015                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
7016                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
7017                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
7018                  * sounds not bad.
7019                  */
7020                 remove_entity_load_avg(&p->se);
7021         }
7022
7023         /* Tell new CPU we are migrated */
7024         p->se.avg.last_update_time = 0;
7025
7026         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
7027         p->se.exec_start = 0;
7028
7029         update_scan_period(p, new_cpu);
7030 }
7031
7032 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
7033 {
7034         remove_entity_load_avg(&p->se);
7035 }
7036
7037 static int
7038 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7039 {
7040         if (rq->nr_running)
7041                 return 1;
7042
7043         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
7044 }
7045 #endif /* CONFIG_SMP */
7046
7047 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
7048 {
7049         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
7050
7051         /*
7052          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
7053          * to virtual-time in his units.
7054          *
7055          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
7056          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
7057          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
7058          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
7059          * be smaller, again penalizing the lighter task.
7060          *
7061          * This is especially important for buddies when the leftmost
7062          * task is higher priority than the buddy.
7063          */
7064         return calc_delta_fair(gran, se);
7065 }
7066
7067 /*
7068  * Should 'se' preempt 'curr'.
7069  *
7070  *             |s1
7071  *        |s2
7072  *   |s3
7073  *         g
7074  *      |<--->|c
7075  *
7076  *  w(c, s1) = -1
7077  *  w(c, s2) =  0
7078  *  w(c, s3) =  1
7079  *
7080  */
7081 static int
7082 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
7083 {
7084         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
7085
7086         if (vdiff <= 0)
7087                 return -1;
7088
7089         gran = wakeup_gran(se);
7090         if (vdiff > gran)
7091                 return 1;
7092
7093         return 0;
7094 }
7095
7096 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
7097 {
7098         for_each_sched_entity(se) {
7099                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7100                         return;
7101                 if (se_is_idle(se))
7102                         return;
7103                 cfs_rq_of(se)->last = se;
7104         }
7105 }
7106
7107 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
7108 {
7109         for_each_sched_entity(se) {
7110                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7111                         return;
7112                 if (se_is_idle(se))
7113                         return;
7114                 cfs_rq_of(se)->next = se;
7115         }
7116 }
7117
7118 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
7119 {
7120         for_each_sched_entity(se)
7121                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
7122 }
7123
7124 /*
7125  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
7126  */
7127 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
7128 {
7129         struct task_struct *curr = rq->curr;
7130         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
7131         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7132         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
7133         int next_buddy_marked = 0;
7134         int cse_is_idle, pse_is_idle;
7135
7136         if (unlikely(se == pse))
7137                 return;
7138
7139         /*
7140          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
7141          * unconditionally check_preempt_curr() after an enqueue (which may have
7142          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
7143          * next-buddy nomination below.
7144          */
7145         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
7146                 return;
7147
7148         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
7149                 set_next_buddy(pse);
7150                 next_buddy_marked = 1;
7151         }
7152
7153         /*
7154          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
7155          * wake up path.
7156          *
7157          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
7158          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
7159          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
7160          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
7161          * below.
7162          */
7163         if (test_tsk_need_resched(curr))
7164                 return;
7165
7166         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
7167         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
7168             likely(!task_has_idle_policy(p)))
7169                 goto preempt;
7170
7171         /*
7172          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
7173          * is driven by the tick):
7174          */
7175         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
7176                 return;
7177
7178         find_matching_se(&se, &pse);
7179         BUG_ON(!pse);
7180
7181         cse_is_idle = se_is_idle(se);
7182         pse_is_idle = se_is_idle(pse);
7183
7184         /*
7185          * Preempt an idle group in favor of a non-idle group (and don't preempt
7186          * in the inverse case).
7187          */
7188         if (cse_is_idle && !pse_is_idle)
7189                 goto preempt;
7190         if (cse_is_idle != pse_is_idle)
7191                 return;
7192
7193         update_curr(cfs_rq_of(se));
7194         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
7195                 /*
7196                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
7197                  * triggering this preemption.
7198                  */
7199                 if (!next_buddy_marked)
7200                         set_next_buddy(pse);
7201                 goto preempt;
7202         }
7203
7204         return;
7205
7206 preempt:
7207         resched_curr(rq);
7208         /*
7209          * Only set the backward buddy when the current task is still
7210          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
7211          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
7212          * point, either of which can * drop the rq lock.
7213          *
7214          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
7215          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
7216          */
7217         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
7218                 return;
7219
7220         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
7221                 set_last_buddy(se);
7222 }
7223
7224 #ifdef CONFIG_SMP
7225 static struct task_struct *pick_task_fair(struct rq *rq)
7226 {
7227         struct sched_entity *se;
7228         struct cfs_rq *cfs_rq;
7229
7230 again:
7231         cfs_rq = &rq->cfs;
7232         if (!cfs_rq->nr_running)
7233                 return NULL;
7234
7235         do {
7236                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7237
7238                 /* When we pick for a remote RQ, we'll not have done put_prev_entity() */
7239                 if (curr) {
7240                         if (curr->on_rq)
7241                                 update_curr(cfs_rq);
7242                         else
7243                                 curr = NULL;
7244
7245                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
7246                                 goto again;
7247                 }
7248
7249                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7250                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7251         } while (cfs_rq);
7252
7253         return task_of(se);
7254 }
7255 #endif
7256
7257 struct task_struct *
7258 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7259 {
7260         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7261         struct sched_entity *se;
7262         struct task_struct *p;
7263         int new_tasks;
7264
7265 again:
7266         if (!sched_fair_runnable(rq))
7267                 goto idle;
7268
7269 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7270         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
7271                 goto simple;
7272
7273         /*
7274          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
7275          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
7276          *
7277          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
7278          * hierarchy, only change the part that actually changes.
7279          */
7280
7281         do {
7282                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7283
7284                 /*
7285                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
7286                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
7287                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
7288                  * forget we've ever seen it.
7289                  */
7290                 if (curr) {
7291                         if (curr->on_rq)
7292                                 update_curr(cfs_rq);
7293                         else
7294                                 curr = NULL;
7295
7296                         /*
7297                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
7298                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
7299                          * Therefore the nr_running test will indeed
7300                          * be correct.
7301                          */
7302                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
7303                                 cfs_rq = &rq->cfs;
7304
7305                                 if (!cfs_rq->nr_running)
7306                                         goto idle;
7307
7308                                 goto simple;
7309                         }
7310                 }
7311
7312                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7313                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7314         } while (cfs_rq);
7315
7316         p = task_of(se);
7317
7318         /*
7319          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7320          * is a different task than we started out with, try and touch the
7321          * least amount of cfs_rqs.
7322          */
7323         if (prev != p) {
7324                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7325
7326                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7327                         int se_depth = se->depth;
7328                         int pse_depth = pse->depth;
7329
7330                         if (se_depth <= pse_depth) {
7331                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7332                                 pse = parent_entity(pse);
7333                         }
7334                         if (se_depth >= pse_depth) {
7335                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7336                                 se = parent_entity(se);
7337                         }
7338                 }
7339
7340                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7341                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7342         }
7343
7344         goto done;
7345 simple:
7346 #endif
7347         if (prev)
7348                 put_prev_task(rq, prev);
7349
7350         do {
7351                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7352                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7353                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7354         } while (cfs_rq);
7355
7356         p = task_of(se);
7357
7358 done: __maybe_unused;
7359 #ifdef CONFIG_SMP
7360         /*
7361          * Move the next running task to the front of
7362          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7363          * one.
7364          */
7365         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7366 #endif
7367
7368         if (hrtick_enabled_fair(rq))
7369                 hrtick_start_fair(rq, p);
7370
7371         update_misfit_status(p, rq);
7372
7373         return p;
7374
7375 idle:
7376         if (!rf)
7377                 return NULL;
7378
7379         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
7380
7381         /*
7382          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7383          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7384          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7385          */
7386         if (new_tasks < 0)
7387                 return RETRY_TASK;
7388
7389         if (new_tasks > 0)
7390                 goto again;
7391
7392         /*
7393          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7394          * lost_idle_time of clock_pelt
7395          */
7396         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7397
7398         return NULL;
7399 }
7400
7401 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
7402 {
7403         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
7404 }
7405
7406 /*
7407  * Account for a descheduled task:
7408  */
7409 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7410 {
7411         struct sched_entity *se = &prev->se;
7412         struct cfs_rq *cfs_rq;
7413
7414         for_each_sched_entity(se) {
7415                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7416                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7417         }
7418 }
7419
7420 /*
7421  * sched_yield() is very simple
7422  *
7423  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7424  */
7425 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7426 {
7427         struct task_struct *curr = rq->curr;
7428         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7429         struct sched_entity *se = &curr->se;
7430
7431         /*
7432          * Are we the only task in the tree?
7433          */
7434         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7435                 return;
7436
7437         clear_buddies(cfs_rq, se);
7438
7439         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7440                 update_rq_clock(rq);
7441                 /*
7442                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7443                  */
7444                 update_curr(cfs_rq);
7445                 /*
7446                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7447                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7448                  * and double the fastpath cost.
7449                  */
7450                 rq_clock_skip_update(rq);
7451         }
7452
7453         set_skip_buddy(se);
7454 }
7455
7456 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7457 {
7458         struct sched_entity *se = &p->se;
7459
7460         /* throttled hierarchies are not runnable */
7461         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7462                 return false;
7463
7464         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7465         set_next_buddy(se);
7466
7467         yield_task_fair(rq);
7468
7469         return true;
7470 }
7471
7472 #ifdef CONFIG_SMP
7473 /**************************************************
7474  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7475  *
7476  * BASICS
7477  *
7478  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7479  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7480  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7481  *
7482  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7483  *
7484  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7485  * W_i,0 is defined as:
7486  *
7487  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7488  *
7489  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7490  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7491  *
7492  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7493  * weight:
7494  *
7495  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7496  *
7497  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7498  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7499  * can also include other factors [XXX].
7500  *
7501  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7502  * directly from (1):
7503  *
7504  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7505  *
7506  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7507  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7508  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7509  *
7510  * [XXX expand on:
7511  *     - infeasible weights;
7512  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7513  *
7514  *
7515  * SCHED DOMAINS
7516  *
7517  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7518  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7519  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7520  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7521  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7522  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7523  * the groups.
7524  *
7525  * This yields:
7526  *
7527  *     log_2 n     1     n
7528  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7529  *     i = 0      2^i   2^i
7530  *                               `- size of each group
7531  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7532  *         |         `- freq
7533  *         `- sum over all levels
7534  *
7535  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7536  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7537  *
7538  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7539  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7540  *
7541  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7542  *
7543  *             log_2 n
7544  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7545  *             k = 0
7546  *
7547  * And you'll find that:
7548  *
7549  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7550  *
7551  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7552  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7553  * of:
7554  *
7555  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7556  *
7557  *
7558  * WORK CONSERVING
7559  *
7560  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7561  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7562  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7563  *
7564  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7565  * time.
7566  *
7567  * [XXX more?]
7568  *
7569  *
7570  * CGROUPS
7571  *
7572  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7573  *
7574  *                                s_k,i
7575  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7576  *                                 S_k
7577  *
7578  * Where
7579  *
7580  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7581  *
7582  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7583  *
7584  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7585  * property.
7586  *
7587  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7588  *      rewrite all of this once again.]
7589  */
7590
7591 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7592
7593 enum fbq_type { regular, remote, all };
7594
7595 /*
7596  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
7597  *
7598  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
7599  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
7600  * group. See update_sd_pick_busiest().
7601  */
7602 enum group_type {
7603         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
7604         group_has_spare = 0,
7605         /*
7606          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
7607          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
7608          */
7609         group_fully_busy,
7610         /*
7611          * SD_ASYM_CPUCAPACITY only: One task doesn't fit with CPU's capacity
7612          * and must be migrated to a more powerful CPU.
7613          */
7614         group_misfit_task,
7615         /*
7616          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
7617          * and the task should be migrated to it instead of running on the
7618          * current CPU.
7619          */
7620         group_asym_packing,
7621         /*
7622          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
7623          * from balancing the load across the system.
7624          */
7625         group_imbalanced,
7626         /*
7627          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
7628          * tasks.
7629          */
7630         group_overloaded
7631 };
7632
7633 enum migration_type {
7634         migrate_load = 0,
7635         migrate_util,
7636         migrate_task,
7637         migrate_misfit
7638 };
7639
7640 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7641 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7642 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7643 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7644 #define LBF_ACTIVE_LB   0x10
7645
7646 struct lb_env {
7647         struct sched_domain     *sd;
7648
7649         struct rq               *src_rq;
7650         int                     src_cpu;
7651
7652         int                     dst_cpu;
7653         struct rq               *dst_rq;
7654
7655         struct cpumask          *dst_grpmask;
7656         int                     new_dst_cpu;
7657         enum cpu_idle_type      idle;
7658         long                    imbalance;
7659         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7660         struct cpumask          *cpus;
7661
7662         unsigned int            flags;
7663
7664         unsigned int            loop;
7665         unsigned int            loop_break;
7666         unsigned int            loop_max;
7667
7668         enum fbq_type           fbq_type;
7669         enum migration_type     migration_type;
7670         struct list_head        tasks;
7671 };
7672
7673 /*
7674  * Is this task likely cache-hot:
7675  */
7676 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7677 {
7678         s64 delta;
7679
7680         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7681
7682         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7683                 return 0;
7684
7685         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7686                 return 0;
7687
7688         /* SMT siblings share cache */
7689         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
7690                 return 0;
7691
7692         /*
7693          * Buddy candidates are cache hot:
7694          */
7695         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7696                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7697                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7698                 return 1;
7699
7700         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7701                 return 1;
7702
7703         /*
7704          * Don't migrate task if the task's cookie does not match
7705          * with the destination CPU's core cookie.
7706          */
7707         if (!sched_core_cookie_match(cpu_rq(env->dst_cpu), p))
7708                 return 1;
7709
7710         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7711                 return 0;
7712
7713         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7714
7715         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7716 }
7717
7718 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7719 /*
7720  * Returns 1, if task migration degrades locality
7721  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7722  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7723  */
7724 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7725 {
7726         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7727         unsigned long src_weight, dst_weight;
7728         int src_nid, dst_nid, dist;
7729
7730         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7731                 return -1;
7732
7733         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7734                 return -1;
7735
7736         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7737         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7738
7739         if (src_nid == dst_nid)
7740                 return -1;
7741
7742         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7743         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7744                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7745                         return 1;
7746                 else
7747                         return -1;
7748         }
7749
7750         /* Encourage migration to the preferred node. */
7751         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7752                 return 0;
7753
7754         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7755         if (env->idle == CPU_IDLE)
7756                 return -1;
7757
7758         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7759         if (numa_group) {
7760                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7761                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7762         } else {
7763                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7764                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7765         }
7766
7767         return dst_weight < src_weight;
7768 }
7769
7770 #else
7771 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7772                                              struct lb_env *env)
7773 {
7774         return -1;
7775 }
7776 #endif
7777
7778 /*
7779  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7780  */
7781 static
7782 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7783 {
7784         int tsk_cache_hot;
7785
7786         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7787
7788         /*
7789          * We do not migrate tasks that are:
7790          * 1) throttled_lb_pair, or
7791          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
7792          * 3) running (obviously), or
7793          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7794          */
7795         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7796                 return 0;
7797
7798         /* Disregard pcpu kthreads; they are where they need to be. */
7799         if (kthread_is_per_cpu(p))
7800                 return 0;
7801
7802         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
7803                 int cpu;
7804
7805                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7806
7807                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7808
7809                 /*
7810                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7811                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7812                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7813                  *
7814                  * Avoid computing new_dst_cpu
7815                  * - for NEWLY_IDLE
7816                  * - if we have already computed one in current iteration
7817                  * - if it's an active balance
7818                  */
7819                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
7820                     env->flags & (LBF_DST_PINNED | LBF_ACTIVE_LB))
7821                         return 0;
7822
7823                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7824                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7825                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7826                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7827                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7828                                 break;
7829                         }
7830                 }
7831
7832                 return 0;
7833         }
7834
7835         /* Record that we found at least one task that could run on dst_cpu */
7836         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7837
7838         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7839                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7840                 return 0;
7841         }
7842
7843         /*
7844          * Aggressive migration if:
7845          * 1) active balance
7846          * 2) destination numa is preferred
7847          * 3) task is cache cold, or
7848          * 4) too many balance attempts have failed.
7849          */
7850         if (env->flags & LBF_ACTIVE_LB)
7851                 return 1;
7852
7853         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7854         if (tsk_cache_hot == -1)
7855                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7856
7857         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7858             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7859                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7860                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7861                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7862                 }
7863                 return 1;
7864         }
7865
7866         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7867         return 0;
7868 }
7869
7870 /*
7871  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7872  */
7873 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7874 {
7875         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7876
7877         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7878         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7879 }
7880
7881 /*
7882  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7883  * part of active balancing operations within "domain".
7884  *
7885  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7886  */
7887 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7888 {
7889         struct task_struct *p;
7890
7891         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7892
7893         list_for_each_entry_reverse(p,
7894                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7895                 if (!can_migrate_task(p, env))
7896                         continue;
7897
7898                 detach_task(p, env);
7899
7900                 /*
7901                  * Right now, this is only the second place where
7902                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7903                  * so we can safely collect stats here rather than
7904                  * inside detach_tasks().
7905                  */
7906                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7907                 return p;
7908         }
7909         return NULL;
7910 }
7911
7912 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7913
7914 /*
7915  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
7916  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7917  *
7918  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7919  */
7920 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7921 {
7922         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7923         unsigned long util, load;
7924         struct task_struct *p;
7925         int detached = 0;
7926
7927         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7928
7929         /*
7930          * Source run queue has been emptied by another CPU, clear
7931          * LBF_ALL_PINNED flag as we will not test any task.
7932          */
7933         if (env->src_rq->nr_running <= 1) {
7934                 env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7935                 return 0;
7936         }
7937
7938         if (env->imbalance <= 0)
7939                 return 0;
7940
7941         while (!list_empty(tasks)) {
7942                 /*
7943                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7944                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7945                  */
7946                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7947                         break;
7948
7949                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7950
7951                 env->loop++;
7952                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7953                 if (env->loop > env->loop_max)
7954                         break;
7955
7956                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7957                 if (env->loop > env->loop_break) {
7958                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7959                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7960                         break;
7961                 }
7962
7963                 if (!can_migrate_task(p, env))
7964                         goto next;
7965
7966                 switch (env->migration_type) {
7967                 case migrate_load:
7968                         /*
7969                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
7970                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
7971                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
7972                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
7973                          * detaching up to loop_max tasks.
7974                          */
7975                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
7976
7977                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
7978                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7979                                 goto next;
7980
7981                         /*
7982                          * Make sure that we don't migrate too much load.
7983                          * Nevertheless, let relax the constraint if
7984                          * scheduler fails to find a good waiting task to
7985                          * migrate.
7986                          */
7987                         if (shr_bound(load, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
7988                                 goto next;
7989
7990                         env->imbalance -= load;
7991                         break;
7992
7993                 case migrate_util:
7994                         util = task_util_est(p);
7995
7996                         if (util > env->imbalance)
7997                                 goto next;
7998
7999                         env->imbalance -= util;
8000                         break;
8001
8002                 case migrate_task:
8003                         env->imbalance--;
8004                         break;
8005
8006                 case migrate_misfit:
8007                         /* This is not a misfit task */
8008                         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(env->src_cpu)))
8009                                 goto next;
8010
8011                         env->imbalance = 0;
8012                         break;
8013                 }
8014
8015                 detach_task(p, env);
8016                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
8017
8018                 detached++;
8019
8020 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
8021                 /*
8022                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
8023                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
8024                  * the critical section.
8025                  */
8026                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8027                         break;
8028 #endif
8029
8030                 /*
8031                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
8032                  * load/util/tasks.
8033                  */
8034                 if (env->imbalance <= 0)
8035                         break;
8036
8037                 continue;
8038 next:
8039                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
8040         }
8041
8042         /*
8043          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
8044          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
8045          * than inside detach_one_task().
8046          */
8047         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
8048
8049         return detached;
8050 }
8051
8052 /*
8053  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
8054  */
8055 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8056 {
8057         lockdep_assert_rq_held(rq);
8058
8059         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
8060         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
8061         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8062 }
8063
8064 /*
8065  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
8066  * its new rq.
8067  */
8068 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8069 {
8070         struct rq_flags rf;
8071
8072         rq_lock(rq, &rf);
8073         update_rq_clock(rq);
8074         attach_task(rq, p);
8075         rq_unlock(rq, &rf);
8076 }
8077
8078 /*
8079  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
8080  * new rq.
8081  */
8082 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
8083 {
8084         struct list_head *tasks = &env->tasks;
8085         struct task_struct *p;
8086         struct rq_flags rf;
8087
8088         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
8089         update_rq_clock(env->dst_rq);
8090
8091         while (!list_empty(tasks)) {
8092                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
8093                 list_del_init(&p->se.group_node);
8094
8095                 attach_task(env->dst_rq, p);
8096         }
8097
8098         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
8099 }
8100
8101 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8102 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
8103 {
8104         if (cfs_rq->avg.load_avg)
8105                 return true;
8106
8107         if (cfs_rq->avg.util_avg)
8108                 return true;
8109
8110         return false;
8111 }
8112
8113 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
8114 {
8115         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
8116                 return true;
8117
8118         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
8119                 return true;
8120
8121         if (thermal_load_avg(rq))
8122                 return true;
8123
8124 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
8125         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
8126                 return true;
8127 #endif
8128
8129         return false;
8130 }
8131
8132 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq)
8133 {
8134         WRITE_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick, jiffies);
8135 }
8136
8137 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
8138 {
8139         if (!has_blocked)
8140                 rq->has_blocked_load = 0;
8141 }
8142 #else
8143 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
8144 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
8145 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq) {}
8146 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
8147 #endif
8148
8149 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
8150 {
8151         const struct sched_class *curr_class;
8152         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
8153         unsigned long thermal_pressure;
8154         bool decayed;
8155
8156         /*
8157          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
8158          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
8159          */
8160         curr_class = rq->curr->sched_class;
8161
8162         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
8163
8164         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
8165                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
8166                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
8167                   update_irq_load_avg(rq, 0);
8168
8169         if (others_have_blocked(rq))
8170                 *done = false;
8171
8172         return decayed;
8173 }
8174
8175 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8176
8177 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8178 {
8179         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
8180         bool decayed = false;
8181         int cpu = cpu_of(rq);
8182
8183         /*
8184          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
8185          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
8186          */
8187         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
8188                 struct sched_entity *se;
8189
8190                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
8191                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
8192
8193                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
8194                                 decayed = true;
8195                 }
8196
8197                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
8198                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
8199                 if (se && !skip_blocked_update(se))
8200                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
8201
8202                 /*
8203                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
8204                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
8205                  */
8206                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
8207                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
8208
8209                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
8210                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8211                         *done = false;
8212         }
8213
8214         return decayed;
8215 }
8216
8217 /*
8218  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
8219  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
8220  * group is a fraction of its parents load.
8221  */
8222 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
8223 {
8224         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
8225         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
8226         unsigned long now = jiffies;
8227         unsigned long load;
8228
8229         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8230                 return;
8231
8232         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
8233         for_each_sched_entity(se) {
8234                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8235                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
8236                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8237                         break;
8238         }
8239
8240         if (!se) {
8241                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
8242                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8243         }
8244
8245         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
8246                 load = cfs_rq->h_load;
8247                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
8248                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8249                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8250                 cfs_rq->h_load = load;
8251                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8252         }
8253 }
8254
8255 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8256 {
8257         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
8258
8259         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
8260         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
8261                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8262 }
8263 #else
8264 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8265 {
8266         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
8267         bool decayed;
8268
8269         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
8270         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8271                 *done = false;
8272
8273         return decayed;
8274 }
8275
8276 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8277 {
8278         return p->se.avg.load_avg;
8279 }
8280 #endif
8281
8282 static void update_blocked_averages(int cpu)
8283 {
8284         bool decayed = false, done = true;
8285         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8286         struct rq_flags rf;
8287
8288         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
8289         update_blocked_load_tick(rq);
8290         update_rq_clock(rq);
8291
8292         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
8293         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
8294
8295         update_blocked_load_status(rq, !done);
8296         if (decayed)
8297                 cpufreq_update_util(rq, 0);
8298         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
8299 }
8300
8301 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
8302
8303 /*
8304  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
8305  */
8306 struct sg_lb_stats {
8307         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
8308         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
8309         unsigned long group_capacity;
8310         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
8311         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
8312         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
8313         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
8314         unsigned int idle_cpus;
8315         unsigned int group_weight;
8316         enum group_type group_type;
8317         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
8318         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
8319 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8320         unsigned int nr_numa_running;
8321         unsigned int nr_preferred_running;
8322 #endif
8323 };
8324
8325 /*
8326  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
8327  *               during load balancing.
8328  */
8329 struct sd_lb_stats {
8330         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
8331         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
8332         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
8333         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
8334         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
8335         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
8336
8337         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
8338         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
8339 };
8340
8341 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
8342 {
8343         /*
8344          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
8345          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
8346          * We must however set busiest_stat::group_type and
8347          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
8348          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
8349          */
8350         *sds = (struct sd_lb_stats){
8351                 .busiest = NULL,
8352                 .local = NULL,
8353                 .total_load = 0UL,
8354                 .total_capacity = 0UL,
8355                 .busiest_stat = {
8356                         .idle_cpus = UINT_MAX,
8357                         .group_type = group_has_spare,
8358                 },
8359         };
8360 }
8361
8362 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
8363 {
8364         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8365         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8366         unsigned long used, free;
8367         unsigned long irq;
8368
8369         irq = cpu_util_irq(rq);
8370
8371         if (unlikely(irq >= max))
8372                 return 1;
8373
8374         /*
8375          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
8376          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
8377          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
8378          * average uses the actual delta max capacity(load).
8379          */
8380         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
8381         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
8382         used += thermal_load_avg(rq);
8383
8384         if (unlikely(used >= max))
8385                 return 1;
8386
8387         free = max - used;
8388
8389         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
8390 }
8391
8392 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8393 {
8394         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
8395         struct sched_group *sdg = sd->groups;
8396
8397         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8398
8399         if (!capacity)
8400                 capacity = 1;
8401
8402         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
8403         trace_sched_cpu_capacity_tp(cpu_rq(cpu));
8404
8405         sdg->sgc->capacity = capacity;
8406         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
8407         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
8408 }
8409
8410 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8411 {
8412         struct sched_domain *child = sd->child;
8413         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
8414         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
8415         unsigned long interval;
8416
8417         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8418         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8419         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8420
8421         if (!child) {
8422                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8423                 return;
8424         }
8425
8426         capacity = 0;
8427         min_capacity = ULONG_MAX;
8428         max_capacity = 0;
8429
8430         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8431                 /*
8432                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8433                  * span the current group.
8434                  */
8435
8436                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
8437                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
8438
8439                         capacity += cpu_cap;
8440                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
8441                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
8442                 }
8443         } else  {
8444                 /*
8445                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8446                  * span the current group.
8447                  */
8448
8449                 group = child->groups;
8450                 do {
8451                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8452
8453                         capacity += sgc->capacity;
8454                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8455                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8456                         group = group->next;
8457                 } while (group != child->groups);
8458         }
8459
8460         sdg->sgc->capacity = capacity;
8461         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8462         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8463 }
8464
8465 /*
8466  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8467  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8468  * Return true is the capacity is reduced
8469  */
8470 static inline int
8471 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8472 {
8473         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8474                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8475 }
8476
8477 /*
8478  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
8479  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
8480  * the task's current CPU is heavily pressured.
8481  */
8482 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8483 {
8484         return rq->misfit_task_load &&
8485                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
8486                  check_cpu_capacity(rq, sd));
8487 }
8488
8489 /*
8490  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8491  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
8492  *
8493  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8494  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8495  * Something like:
8496  *
8497  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8498  *              *     * * *
8499  *
8500  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8501  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8502  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8503  *
8504  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8505  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8506  * moving tasks due to affinity constraints.
8507  *
8508  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8509  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8510  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8511  * to create an effective group imbalance.
8512  *
8513  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8514  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8515  * subtle and fragile situation.
8516  */
8517
8518 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8519 {
8520         return group->sgc->imbalance;
8521 }
8522
8523 /*
8524  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8525  * be used by some tasks.
8526  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8527  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8528  * available capacity for CFS tasks.
8529  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8530  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8531  * capacity in meaningful for the load balancer.
8532  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8533  * any benefit for the load balance.
8534  */
8535 static inline bool
8536 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8537 {
8538         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8539                 return true;
8540
8541         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8542                         (sgs->group_runnable * 100))
8543                 return false;
8544
8545         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8546                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8547                 return true;
8548
8549         return false;
8550 }
8551
8552 /*
8553  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8554  *  handle.
8555  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8556  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8557  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8558  *  false.
8559  */
8560 static inline bool
8561 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8562 {
8563         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8564                 return false;
8565
8566         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8567                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8568                 return true;
8569
8570         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8571                         (sgs->group_runnable * 100))
8572                 return true;
8573
8574         return false;
8575 }
8576
8577 static inline enum
8578 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
8579                           struct sched_group *group,
8580                           struct sg_lb_stats *sgs)
8581 {
8582         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
8583                 return group_overloaded;
8584
8585         if (sg_imbalanced(group))
8586                 return group_imbalanced;
8587
8588         if (sgs->group_asym_packing)
8589                 return group_asym_packing;
8590
8591         if (sgs->group_misfit_task_load)
8592                 return group_misfit_task;
8593
8594         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
8595                 return group_fully_busy;
8596
8597         return group_has_spare;
8598 }
8599
8600 /**
8601  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8602  * @env: The load balancing environment.
8603  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8604  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8605  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
8606  */
8607 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8608                                       struct sched_group *group,
8609                                       struct sg_lb_stats *sgs,
8610                                       int *sg_status)
8611 {
8612         int i, nr_running, local_group;
8613
8614         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8615
8616         local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(group));
8617
8618         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8619                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8620
8621                 sgs->group_load += cpu_load(rq);
8622                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8623                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
8624                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8625
8626                 nr_running = rq->nr_running;
8627                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8628
8629                 if (nr_running > 1)
8630                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8631
8632                 if (cpu_overutilized(i))
8633                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
8634
8635 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8636                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8637                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8638 #endif
8639                 /*
8640                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8641                  */
8642                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
8643                         sgs->idle_cpus++;
8644                         /* Idle cpu can't have misfit task */
8645                         continue;
8646                 }
8647
8648                 if (local_group)
8649                         continue;
8650
8651                 /* Check for a misfit task on the cpu */
8652                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8653                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8654                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8655                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8656                 }
8657         }
8658
8659         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
8660         if (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
8661             env->idle != CPU_NOT_IDLE &&
8662             sgs->sum_h_nr_running &&
8663             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu)) {
8664                 sgs->group_asym_packing = 1;
8665         }
8666
8667         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8668
8669         sgs->group_weight = group->group_weight;
8670
8671         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
8672
8673         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
8674         if (sgs->group_type == group_overloaded)
8675                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8676                                 sgs->group_capacity;
8677 }
8678
8679 /**
8680  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8681  * @env: The load balancing environment.
8682  * @sds: sched_domain statistics
8683  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8684  * @sgs: sched_group statistics
8685  *
8686  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8687  * busiest group.
8688  *
8689  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8690  * busiest group. %false otherwise.
8691  */
8692 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8693                                    struct sd_lb_stats *sds,
8694                                    struct sched_group *sg,
8695                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8696 {
8697         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8698
8699         /* Make sure that there is at least one task to pull */
8700         if (!sgs->sum_h_nr_running)
8701                 return false;
8702
8703         /*
8704          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8705          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8706          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8707          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8708          */
8709         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8710             (!capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), sg->sgc->max_capacity) ||
8711              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
8712                 return false;
8713
8714         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8715                 return true;
8716
8717         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8718                 return false;
8719
8720         /*
8721          * The candidate and the current busiest group are the same type of
8722          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
8723          */
8724
8725         switch (sgs->group_type) {
8726         case group_overloaded:
8727                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
8728                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8729                         return false;
8730                 break;
8731
8732         case group_imbalanced:
8733                 /*
8734                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
8735                  * choose one more than another.
8736                  */
8737                 return false;
8738
8739         case group_asym_packing:
8740                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8741                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
8742                         return false;
8743                 break;
8744
8745         case group_misfit_task:
8746                 /*
8747                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
8748                  * misfit.
8749                  */
8750                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8751                         return false;
8752                 break;
8753
8754         case group_fully_busy:
8755                 /*
8756                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
8757                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
8758                  * group because tasks have all compute capacity that they need
8759                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
8760                  * contention when accessing shared HW resources.
8761                  *
8762                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
8763                  * select the 1st one.
8764                  */
8765                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8766                         return false;
8767                 break;
8768
8769         case group_has_spare:
8770                 /*
8771                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
8772                  * and highest number of running tasks. We could also compare
8773                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
8774                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
8775                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
8776                  */
8777                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
8778                         return false;
8779                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
8780                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
8781                         return false;
8782
8783                 break;
8784         }
8785
8786         /*
8787          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
8788          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
8789          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
8790          * considered.
8791          */
8792         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
8793             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
8794             (capacity_greater(sg->sgc->min_capacity, capacity_of(env->dst_cpu))))
8795                 return false;
8796
8797         return true;
8798 }
8799
8800 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8801 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8802 {
8803         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8804                 return regular;
8805         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8806                 return remote;
8807         return all;
8808 }
8809
8810 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8811 {
8812         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8813                 return regular;
8814         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8815                 return remote;
8816         return all;
8817 }
8818 #else
8819 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8820 {
8821         return all;
8822 }
8823
8824 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8825 {
8826         return regular;
8827 }
8828 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8829
8830
8831 struct sg_lb_stats;
8832
8833 /*
8834  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
8835  */
8836
8837 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
8838 {
8839         /* Task has no contribution or is new */
8840         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
8841                 return 0;
8842
8843         if (task_on_rq_queued(p))
8844                 return 1;
8845
8846         return 0;
8847 }
8848
8849 /**
8850  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
8851  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
8852  * @p: task which should be ignored.
8853  *
8854  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
8855  */
8856 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
8857 {
8858         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8859
8860         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
8861                 return 0;
8862
8863         /*
8864          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
8865          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
8866          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
8867          */
8868
8869 #ifdef CONFIG_SMP
8870         if (rq->ttwu_pending)
8871                 return 0;
8872 #endif
8873
8874         return 1;
8875 }
8876
8877 /*
8878  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
8879  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
8880  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8881  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8882  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
8883  */
8884 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
8885                                           struct sched_group *group,
8886                                           struct sg_lb_stats *sgs,
8887                                           struct task_struct *p)
8888 {
8889         int i, nr_running;
8890
8891         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8892
8893         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
8894                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8895                 unsigned int local;
8896
8897                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
8898                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
8899                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
8900                 local = task_running_on_cpu(i, p);
8901                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
8902
8903                 nr_running = rq->nr_running - local;
8904                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8905
8906                 /*
8907                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
8908                  */
8909                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
8910                         sgs->idle_cpus++;
8911
8912         }
8913
8914         /* Check if task fits in the group */
8915         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8916             !task_fits_capacity(p, group->sgc->max_capacity)) {
8917                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
8918         }
8919
8920         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8921
8922         sgs->group_weight = group->group_weight;
8923
8924         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
8925
8926         /*
8927          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
8928          * overloaded
8929          */
8930         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
8931                 sgs->group_type == group_overloaded)
8932                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8933                                 sgs->group_capacity;
8934 }
8935
8936 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
8937                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
8938                                struct sched_group *group,
8939                                struct sg_lb_stats *sgs)
8940 {
8941         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
8942                 return true;
8943
8944         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
8945                 return false;
8946
8947         /*
8948          * The candidate and the current idlest group are the same type of
8949          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
8950          */
8951
8952         switch (sgs->group_type) {
8953         case group_overloaded:
8954         case group_fully_busy:
8955                 /* Select the group with lowest avg_load. */
8956                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
8957                         return false;
8958                 break;
8959
8960         case group_imbalanced:
8961         case group_asym_packing:
8962                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
8963                 return false;
8964
8965         case group_misfit_task:
8966                 /* Select group with the highest max capacity */
8967                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
8968                         return false;
8969                 break;
8970
8971         case group_has_spare:
8972                 /* Select group with most idle CPUs */
8973                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
8974                         return false;
8975
8976                 /* Select group with lowest group_util */
8977                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
8978                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
8979                         return false;
8980
8981                 break;
8982         }
8983
8984         return true;
8985 }
8986
8987 /*
8988  * Allow a NUMA imbalance if busy CPUs is less than 25% of the domain.
8989  * This is an approximation as the number of running tasks may not be
8990  * related to the number of busy CPUs due to sched_setaffinity.
8991  */
8992 static inline bool allow_numa_imbalance(int dst_running, int dst_weight)
8993 {
8994         return (dst_running < (dst_weight >> 2));
8995 }
8996
8997 /*
8998  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
8999  * domain.
9000  *
9001  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
9002  */
9003 static struct sched_group *
9004 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
9005 {
9006         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
9007         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
9008         struct sg_lb_stats *sgs;
9009         unsigned long imbalance;
9010         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
9011                         .avg_load = UINT_MAX,
9012                         .group_type = group_overloaded,
9013         };
9014
9015         do {
9016                 int local_group;
9017
9018                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
9019                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
9020                                         p->cpus_ptr))
9021                         continue;
9022
9023                 /* Skip over this group if no cookie matched */
9024                 if (!sched_group_cookie_match(cpu_rq(this_cpu), p, group))
9025                         continue;
9026
9027                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
9028                                                sched_group_span(group));
9029
9030                 if (local_group) {
9031                         sgs = &local_sgs;
9032                         local = group;
9033                 } else {
9034                         sgs = &tmp_sgs;
9035                 }
9036
9037                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
9038
9039                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
9040                         idlest = group;
9041                         idlest_sgs = *sgs;
9042                 }
9043
9044         } while (group = group->next, group != sd->groups);
9045
9046
9047         /* There is no idlest group to push tasks to */
9048         if (!idlest)
9049                 return NULL;
9050
9051         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
9052         if (!local)
9053                 return idlest;
9054
9055         /*
9056          * If the local group is idler than the selected idlest group
9057          * don't try and push the task.
9058          */
9059         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
9060                 return NULL;
9061
9062         /*
9063          * If the local group is busier than the selected idlest group
9064          * try and push the task.
9065          */
9066         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
9067                 return idlest;
9068
9069         switch (local_sgs.group_type) {
9070         case group_overloaded:
9071         case group_fully_busy:
9072
9073                 /* Calculate allowed imbalance based on load */
9074                 imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
9075                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
9076
9077                 /*
9078                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
9079                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
9080                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
9081                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
9082                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
9083                  * and consider staying local.
9084                  */
9085
9086                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
9087                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
9088                         return NULL;
9089
9090                 /*
9091                  * If the local group is less loaded than the selected
9092                  * idlest group don't try and push any tasks.
9093                  */
9094                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
9095                         return NULL;
9096
9097                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
9098                         return NULL;
9099                 break;
9100
9101         case group_imbalanced:
9102         case group_asym_packing:
9103                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
9104                 return NULL;
9105
9106         case group_misfit_task:
9107                 /* Select group with the highest max capacity */
9108                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
9109                         return NULL;
9110                 break;
9111
9112         case group_has_spare:
9113                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
9114 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9115                         int idlest_cpu;
9116                         /*
9117                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
9118                          * the preferred node
9119                          */
9120                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9121                                 return NULL;
9122
9123                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
9124                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9125                                 return idlest;
9126 #endif
9127                         /*
9128                          * Otherwise, keep the task on this node to stay close
9129                          * its wakeup source and improve locality. If there is
9130                          * a real need of migration, periodic load balance will
9131                          * take care of it.
9132                          */
9133                         if (allow_numa_imbalance(local_sgs.sum_nr_running, sd->span_weight))
9134                                 return NULL;
9135                 }
9136
9137                 /*
9138                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
9139                  * compare the utilization which is more stable but it can end
9140                  * up that the group has less spare capacity but finally more
9141                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
9142                  */
9143                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
9144                         return NULL;
9145                 break;
9146         }
9147
9148         return idlest;
9149 }
9150
9151 /**
9152  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
9153  * @env: The load balancing environment.
9154  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
9155  */
9156
9157 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9158 {
9159         struct sched_domain *child = env->sd->child;
9160         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9161         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
9162         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
9163         int sg_status = 0;
9164
9165         do {
9166                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
9167                 int local_group;
9168
9169                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
9170                 if (local_group) {
9171                         sds->local = sg;
9172                         sgs = local;
9173
9174                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
9175                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
9176                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
9177                 }
9178
9179                 update_sg_lb_stats(env, sg, sgs, &sg_status);
9180
9181                 if (local_group)
9182                         goto next_group;
9183
9184
9185                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
9186                         sds->busiest = sg;
9187                         sds->busiest_stat = *sgs;
9188                 }
9189
9190 next_group:
9191                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
9192                 sds->total_load += sgs->group_load;
9193                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
9194
9195                 sg = sg->next;
9196         } while (sg != env->sd->groups);
9197
9198         /* Tag domain that child domain prefers tasks go to siblings first */
9199         sds->prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
9200
9201
9202         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
9203                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
9204
9205         if (!env->sd->parent) {
9206                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9207
9208                 /* update overload indicator if we are at root domain */
9209                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
9210
9211                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
9212                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9213                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9214         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
9215                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9216
9217                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
9218                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
9219         }
9220 }
9221
9222 #define NUMA_IMBALANCE_MIN 2
9223
9224 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance,
9225                                 int dst_running, int dst_weight)
9226 {
9227         if (!allow_numa_imbalance(dst_running, dst_weight))
9228                 return imbalance;
9229
9230         /*
9231          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
9232          * tasks that remain local when the destination is lightly loaded.
9233          */
9234         if (imbalance <= NUMA_IMBALANCE_MIN)
9235                 return 0;
9236
9237         return imbalance;
9238 }
9239
9240 /**
9241  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
9242  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
9243  * @env: load balance environment
9244  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
9245  */
9246 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9247 {
9248         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9249
9250         local = &sds->local_stat;
9251         busiest = &sds->busiest_stat;
9252
9253         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
9254                 /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
9255                 env->migration_type = migrate_misfit;
9256                 env->imbalance = 1;
9257                 return;
9258         }
9259
9260         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
9261                 /*
9262                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
9263                  * the preferred CPU.
9264                  */
9265                 env->migration_type = migrate_task;
9266                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
9267                 return;
9268         }
9269
9270         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
9271                 /*
9272                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
9273                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
9274                  * the imbalance. The next load balance will take care of
9275                  * balancing back the system.
9276                  */
9277                 env->migration_type = migrate_task;
9278                 env->imbalance = 1;
9279                 return;
9280         }
9281
9282         /*
9283          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
9284          * emptying busiest.
9285          */
9286         if (local->group_type == group_has_spare) {
9287                 if ((busiest->group_type > group_fully_busy) &&
9288                     !(env->sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES)) {
9289                         /*
9290                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
9291                          * capacity. This might end up creating spare capacity
9292                          * in busiest or busiest still being overloaded but
9293                          * there is no simple way to directly compute the
9294                          * amount of load to migrate in order to balance the
9295                          * system.
9296                          */
9297                         env->migration_type = migrate_util;
9298                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
9299                                          local->group_util;
9300
9301                         /*
9302                          * In some cases, the group's utilization is max or even
9303                          * higher than capacity because of migrations but the
9304                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
9305                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
9306                          * try to pull it.
9307                          */
9308                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
9309                                 env->migration_type = migrate_task;
9310                                 env->imbalance = 1;
9311                         }
9312
9313                         return;
9314                 }
9315
9316                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
9317                         unsigned int nr_diff = busiest->sum_nr_running;
9318                         /*
9319                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
9320                          * groups.
9321                          */
9322                         env->migration_type = migrate_task;
9323                         lsub_positive(&nr_diff, local->sum_nr_running);
9324                         env->imbalance = nr_diff >> 1;
9325                 } else {
9326
9327                         /*
9328                          * If there is no overload, we just want to even the number of
9329                          * idle cpus.
9330                          */
9331                         env->migration_type = migrate_task;
9332                         env->imbalance = max_t(long, 0, (local->idle_cpus -
9333                                                  busiest->idle_cpus) >> 1);
9334                 }
9335
9336                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
9337                 if (env->sd->flags & SD_NUMA) {
9338                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
9339                                 busiest->sum_nr_running, busiest->group_weight);
9340                 }
9341
9342                 return;
9343         }
9344
9345         /*
9346          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
9347          * busiest group
9348          */
9349         if (local->group_type < group_overloaded) {
9350                 /*
9351                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
9352                  * finally needed.
9353                  */
9354
9355                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9356                                   local->group_capacity;
9357
9358                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9359                                 sds->total_capacity;
9360                 /*
9361                  * If the local group is more loaded than the selected
9362                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9363                  */
9364                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
9365                         env->imbalance = 0;
9366                         return;
9367                 }
9368         }
9369
9370         /*
9371          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
9372          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
9373          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
9374          * below the average load. At the same time, we also don't want to
9375          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
9376          * the minimum possible imbalance.
9377          */
9378         env->migration_type = migrate_load;
9379         env->imbalance = min(
9380                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
9381                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
9382         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
9383 }
9384
9385 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
9386
9387 /*
9388  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
9389  *
9390  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
9391  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
9392  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
9393  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  force      force
9394  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
9395  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
9396  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
9397  *
9398  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
9399  *            statistics.
9400  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
9401  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
9402  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
9403  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
9404  *            different in groups.
9405  */
9406
9407 /**
9408  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
9409  * if there is an imbalance.
9410  *
9411  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
9412  * to restore balance.
9413  *
9414  * @env: The load balancing environment.
9415  *
9416  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
9417  */
9418 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
9419 {
9420         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9421         struct sd_lb_stats sds;
9422
9423         init_sd_lb_stats(&sds);
9424
9425         /*
9426          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
9427          * this level.
9428          */
9429         update_sd_lb_stats(env, &sds);
9430
9431         if (sched_energy_enabled()) {
9432                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9433
9434                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
9435                         goto out_balanced;
9436         }
9437
9438         local = &sds.local_stat;
9439         busiest = &sds.busiest_stat;
9440
9441         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
9442         if (!sds.busiest)
9443                 goto out_balanced;
9444
9445         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
9446         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
9447                 goto force_balance;
9448
9449         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
9450         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
9451                 goto force_balance;
9452
9453         /*
9454          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
9455          * work because they assume all things are equal, which typically
9456          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
9457          */
9458         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
9459                 goto force_balance;
9460
9461         /*
9462          * If the local group is busier than the selected busiest group
9463          * don't try and pull any tasks.
9464          */
9465         if (local->group_type > busiest->group_type)
9466                 goto out_balanced;
9467
9468         /*
9469          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
9470          * between tasks.
9471          */
9472         if (local->group_type == group_overloaded) {
9473                 /*
9474                  * If the local group is more loaded than the selected
9475                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9476                  */
9477                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
9478                         goto out_balanced;
9479
9480                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
9481                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9482                                 sds.total_capacity;
9483
9484                 /*
9485                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
9486                  * domain average load.
9487                  */
9488                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
9489                         goto out_balanced;
9490
9491                 /*
9492                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
9493                  * conservative.
9494                  */
9495                 if (100 * busiest->avg_load <=
9496                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
9497                         goto out_balanced;
9498         }
9499
9500         /* Try to move all excess tasks to child's sibling domain */
9501         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
9502             busiest->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)
9503                 goto force_balance;
9504
9505         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
9506                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
9507                         /*
9508                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
9509                          * result the local one too) but this CPU is already
9510                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
9511                          */
9512                         goto out_balanced;
9513
9514                 if (busiest->group_weight > 1 &&
9515                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1))
9516                         /*
9517                          * If the busiest group is not overloaded
9518                          * and there is no imbalance between this and busiest
9519                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
9520                          * becomes significant if the diff is greater than 1
9521                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
9522                          * on another group. Of course this applies only if
9523                          * there is more than 1 CPU per group.
9524                          */
9525                         goto out_balanced;
9526
9527                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1)
9528                         /*
9529                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
9530                          */
9531                         goto out_balanced;
9532         }
9533
9534 force_balance:
9535         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
9536         calculate_imbalance(env, &sds);
9537         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
9538
9539 out_balanced:
9540         env->imbalance = 0;
9541         return NULL;
9542 }
9543
9544 /*
9545  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
9546  */
9547 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
9548                                      struct sched_group *group)
9549 {
9550         struct rq *busiest = NULL, *rq;
9551         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
9552         unsigned int busiest_nr = 0;
9553         int i;
9554
9555         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9556                 unsigned long capacity, load, util;
9557                 unsigned int nr_running;
9558                 enum fbq_type rt;
9559
9560                 rq = cpu_rq(i);
9561                 rt = fbq_classify_rq(rq);
9562
9563                 /*
9564                  * We classify groups/runqueues into three groups:
9565                  *  - regular: there are !numa tasks
9566                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
9567                  *  - all:     there is no distinction
9568                  *
9569                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
9570                  * ignore those when there's better options.
9571                  *
9572                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
9573                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
9574                  * queue by moving tasks around inside the node.
9575                  *
9576                  * If we cannot move enough load due to this classification
9577                  * the next pass will adjust the group classification and
9578                  * allow migration of more tasks.
9579                  *
9580                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
9581                  */
9582                 if (rt > env->fbq_type)
9583                         continue;
9584
9585                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
9586                 if (!nr_running)
9587                         continue;
9588
9589                 capacity = capacity_of(i);
9590
9591                 /*
9592                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
9593                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
9594                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
9595                  * average load.
9596                  */
9597                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9598                     !capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), capacity) &&
9599                     nr_running == 1)
9600                         continue;
9601
9602                 switch (env->migration_type) {
9603                 case migrate_load:
9604                         /*
9605                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
9606                          * which is not scaled with the CPU capacity.
9607                          */
9608                         load = cpu_load(rq);
9609
9610                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
9611                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
9612                                 break;
9613
9614                         /*
9615                          * For the load comparisons with the other CPUs,
9616                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
9617                          * capacity, so that the load can be moved away
9618                          * from the CPU that is potentially running at a
9619                          * lower capacity.
9620                          *
9621                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
9622                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
9623                          * division works out to:
9624                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
9625                          * where j is our previous maximum.
9626                          */
9627                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
9628                                 busiest_load = load;
9629                                 busiest_capacity = capacity;
9630                                 busiest = rq;
9631                         }
9632                         break;
9633
9634                 case migrate_util:
9635                         util = cpu_util(cpu_of(rq));
9636
9637                         /*
9638                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
9639                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
9640                          * detach the task.
9641                          */
9642                         if (nr_running <= 1)
9643                                 continue;
9644
9645                         if (busiest_util < util) {
9646                                 busiest_util = util;
9647                                 busiest = rq;
9648                         }
9649                         break;
9650
9651                 case migrate_task:
9652                         if (busiest_nr < nr_running) {
9653                                 busiest_nr = nr_running;
9654                                 busiest = rq;
9655                         }
9656                         break;
9657
9658                 case migrate_misfit:
9659                         /*
9660                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
9661                          * simply seek the "biggest" misfit task.
9662                          */
9663                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
9664                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
9665                                 busiest = rq;
9666                         }
9667
9668                         break;
9669
9670                 }
9671         }
9672
9673         return busiest;
9674 }
9675
9676 /*
9677  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
9678  * so long as it is large enough.
9679  */
9680 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
9681
9682 static inline bool
9683 asym_active_balance(struct lb_env *env)
9684 {
9685         /*
9686          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
9687          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
9688          * highest priority CPUs.
9689          */
9690         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
9691                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
9692 }
9693
9694 static inline bool
9695 imbalanced_active_balance(struct lb_env *env)
9696 {
9697         struct sched_domain *sd = env->sd;
9698
9699         /*
9700          * The imbalanced case includes the case of pinned tasks preventing a fair
9701          * distribution of the load on the system but also the even distribution of the
9702          * threads on a system with spare capacity
9703          */
9704         if ((env->migration_type == migrate_task) &&
9705             (sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2))
9706                 return 1;
9707
9708         return 0;
9709 }
9710
9711 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
9712 {
9713         struct sched_domain *sd = env->sd;
9714
9715         if (asym_active_balance(env))
9716                 return 1;
9717
9718         if (imbalanced_active_balance(env))
9719                 return 1;
9720
9721         /*
9722          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
9723          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
9724          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
9725          * available on dst_cpu.
9726          */
9727         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9728             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
9729                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
9730                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
9731                         return 1;
9732         }
9733
9734         if (env->migration_type == migrate_misfit)
9735                 return 1;
9736
9737         return 0;
9738 }
9739
9740 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
9741
9742 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
9743 {
9744         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9745         int cpu;
9746
9747         /*
9748          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
9749          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
9750          */
9751         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
9752                 return 0;
9753
9754         /*
9755          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
9756          * to do the newly idle load balance.
9757          */
9758         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9759                 return 1;
9760
9761         /* Try to find first idle CPU */
9762         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
9763                 if (!idle_cpu(cpu))
9764                         continue;
9765
9766                 /* Are we the first idle CPU? */
9767                 return cpu == env->dst_cpu;
9768         }
9769
9770         /* Are we the first CPU of this group ? */
9771         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
9772 }
9773
9774 /*
9775  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
9776  * tasks if there is an imbalance.
9777  */
9778 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
9779                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
9780                         int *continue_balancing)
9781 {
9782         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
9783         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
9784         struct sched_group *group;
9785         struct rq *busiest;
9786         struct rq_flags rf;
9787         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
9788
9789         struct lb_env env = {
9790                 .sd             = sd,
9791                 .dst_cpu        = this_cpu,
9792                 .dst_rq         = this_rq,
9793                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
9794                 .idle           = idle,
9795                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
9796                 .cpus           = cpus,
9797                 .fbq_type       = all,
9798                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
9799         };
9800
9801         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
9802
9803         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
9804
9805 redo:
9806         if (!should_we_balance(&env)) {
9807                 *continue_balancing = 0;
9808                 goto out_balanced;
9809         }
9810
9811         group = find_busiest_group(&env);
9812         if (!group) {
9813                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
9814                 goto out_balanced;
9815         }
9816
9817         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
9818         if (!busiest) {
9819                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
9820                 goto out_balanced;
9821         }
9822
9823         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
9824
9825         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
9826
9827         env.src_cpu = busiest->cpu;
9828         env.src_rq = busiest;
9829
9830         ld_moved = 0;
9831         /* Clear this flag as soon as we find a pullable task */
9832         env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9833         if (busiest->nr_running > 1) {
9834                 /*
9835                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
9836                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
9837                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
9838                  * correctly treated as an imbalance.
9839                  */
9840                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
9841
9842 more_balance:
9843                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
9844                 update_rq_clock(busiest);
9845
9846                 /*
9847                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
9848                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
9849                  */
9850                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
9851
9852                 /*
9853                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
9854                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
9855                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
9856                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
9857                  * See task_rq_lock() family for the details.
9858                  */
9859
9860                 rq_unlock(busiest, &rf);
9861
9862                 if (cur_ld_moved) {
9863                         attach_tasks(&env);
9864                         ld_moved += cur_ld_moved;
9865                 }
9866
9867                 local_irq_restore(rf.flags);
9868
9869                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
9870                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
9871                         goto more_balance;
9872                 }
9873
9874                 /*
9875                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
9876                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
9877                  * where they can run. The upper limit on how many times we
9878                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
9879                  * sched_group.
9880                  *
9881                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
9882                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
9883                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
9884                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
9885                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
9886                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
9887                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
9888                  * given_cpu) causing excess load to be moved to given_cpu.
9889                  * This however should not happen so much in practice and
9890                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
9891                  * excess load moved.
9892                  */
9893                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
9894
9895                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
9896                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
9897
9898                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
9899                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
9900                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
9901                         env.loop         = 0;
9902                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
9903
9904                         /*
9905                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
9906                          * need to continue with same src_cpu.
9907                          */
9908                         goto more_balance;
9909                 }
9910
9911                 /*
9912                  * We failed to reach balance because of affinity.
9913                  */
9914                 if (sd_parent) {
9915                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9916
9917                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
9918                                 *group_imbalance = 1;
9919                 }
9920
9921                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
9922                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9923                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
9924                         /*
9925                          * Attempting to continue load balancing at the current
9926                          * sched_domain level only makes sense if there are
9927                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
9928                          * pull load from which are not contained within the
9929                          * destination group that is receiving any migrated
9930                          * load.
9931                          */
9932                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
9933                                 env.loop = 0;
9934                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
9935                                 goto redo;
9936                         }
9937                         goto out_all_pinned;
9938                 }
9939         }
9940
9941         if (!ld_moved) {
9942                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
9943                 /*
9944                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
9945                  * We do not want newidle balance, which can be very
9946                  * frequent, pollute the failure counter causing
9947                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
9948                  */
9949                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
9950                         sd->nr_balance_failed++;
9951
9952                 if (need_active_balance(&env)) {
9953                         unsigned long flags;
9954
9955                         raw_spin_rq_lock_irqsave(busiest, flags);
9956
9957                         /*
9958                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
9959                          * if the curr task on busiest CPU can't be
9960                          * moved to this_cpu:
9961                          */
9962                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
9963                                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
9964                                 goto out_one_pinned;
9965                         }
9966
9967                         /* Record that we found at least one task that could run on this_cpu */
9968                         env.flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
9969
9970                         /*
9971                          * ->active_balance synchronizes accesses to
9972                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
9973                          * only after active load balance is finished.
9974                          */
9975                         if (!busiest->active_balance) {
9976                                 busiest->active_balance = 1;
9977                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
9978                                 active_balance = 1;
9979                         }
9980                         raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
9981
9982                         if (active_balance) {
9983                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
9984                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
9985                                         &busiest->active_balance_work);
9986                         }
9987                 }
9988         } else {
9989                 sd->nr_balance_failed = 0;
9990         }
9991
9992         if (likely(!active_balance) || need_active_balance(&env)) {
9993                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
9994                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
9995         }
9996
9997         goto out;
9998
9999 out_balanced:
10000         /*
10001          * We reach balance although we may have faced some affinity
10002          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
10003          * a chance to move and fix the imbalance.
10004          */
10005         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
10006                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
10007
10008                 if (*group_imbalance)
10009                         *group_imbalance = 0;
10010         }
10011
10012 out_all_pinned:
10013         /*
10014          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
10015          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
10016          * can try to migrate them.
10017          */
10018         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
10019
10020         sd->nr_balance_failed = 0;
10021
10022 out_one_pinned:
10023         ld_moved = 0;
10024
10025         /*
10026          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
10027          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
10028          * skyrocketing in a short amount of time. Skip the balance_interval
10029          * increase logic to avoid that.
10030          */
10031         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
10032                 goto out;
10033
10034         /* tune up the balancing interval */
10035         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
10036              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
10037             sd->balance_interval < sd->max_interval)
10038                 sd->balance_interval *= 2;
10039 out:
10040         return ld_moved;
10041 }
10042
10043 static inline unsigned long
10044 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
10045 {
10046         unsigned long interval = sd->balance_interval;
10047
10048         if (cpu_busy)
10049                 interval *= sd->busy_factor;
10050
10051         /* scale ms to jiffies */
10052         interval = msecs_to_jiffies(interval);
10053
10054         /*
10055          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
10056          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
10057          * from being multiples of each other.
10058          */
10059         if (cpu_busy)
10060                 interval -= 1;
10061
10062         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
10063
10064         return interval;
10065 }
10066
10067 static inline void
10068 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
10069 {
10070         unsigned long interval, next;
10071
10072         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
10073         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
10074         next = sd->last_balance + interval;
10075
10076         if (time_after(*next_balance, next))
10077                 *next_balance = next;
10078 }
10079
10080 /*
10081  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
10082  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
10083  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
10084  * avoids physical / logical imbalances.
10085  */
10086 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
10087 {
10088         struct rq *busiest_rq = data;
10089         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
10090         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
10091         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
10092         struct sched_domain *sd;
10093         struct task_struct *p = NULL;
10094         struct rq_flags rf;
10095
10096         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
10097         /*
10098          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
10099          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
10100          * inactive CPUs.
10101          */
10102         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
10103                 goto out_unlock;
10104
10105         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
10106         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
10107                      !busiest_rq->active_balance))
10108                 goto out_unlock;
10109
10110         /* Is there any task to move? */
10111         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
10112                 goto out_unlock;
10113
10114         /*
10115          * This condition is "impossible", if it occurs
10116          * we need to fix it. Originally reported by
10117          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
10118          */
10119         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
10120
10121         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
10122         rcu_read_lock();
10123         for_each_domain(target_cpu, sd) {
10124                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
10125                         break;
10126         }
10127
10128         if (likely(sd)) {
10129                 struct lb_env env = {
10130                         .sd             = sd,
10131                         .dst_cpu        = target_cpu,
10132                         .dst_rq         = target_rq,
10133                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
10134                         .src_rq         = busiest_rq,
10135                         .idle           = CPU_IDLE,
10136                         .flags          = LBF_ACTIVE_LB,
10137                 };
10138
10139                 schedstat_inc(sd->alb_count);
10140                 update_rq_clock(busiest_rq);
10141
10142                 p = detach_one_task(&env);
10143                 if (p) {
10144                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
10145                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
10146                         sd->nr_balance_failed = 0;
10147                 } else {
10148                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
10149                 }
10150         }
10151         rcu_read_unlock();
10152 out_unlock:
10153         busiest_rq->active_balance = 0;
10154         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
10155
10156         if (p)
10157                 attach_one_task(target_rq, p);
10158
10159         local_irq_enable();
10160
10161         return 0;
10162 }
10163
10164 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
10165
10166 /*
10167  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
10168  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
10169  */
10170 void update_max_interval(void)
10171 {
10172         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
10173 }
10174
10175 /*
10176  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
10177  * and initiates a balancing operation if so.
10178  *
10179  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
10180  */
10181 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
10182 {
10183         int continue_balancing = 1;
10184         int cpu = rq->cpu;
10185         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10186         unsigned long interval;
10187         struct sched_domain *sd;
10188         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10189         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
10190         int update_next_balance = 0;
10191         int need_serialize, need_decay = 0;
10192         u64 max_cost = 0;
10193
10194         rcu_read_lock();
10195         for_each_domain(cpu, sd) {
10196                 /*
10197                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
10198                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
10199                  */
10200                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
10201                         sd->max_newidle_lb_cost =
10202                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
10203                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
10204                         need_decay = 1;
10205                 }
10206                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
10207
10208                 /*
10209                  * Stop the load balance at this level. There is another
10210                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
10211                  * actively.
10212                  */
10213                 if (!continue_balancing) {
10214                         if (need_decay)
10215                                 continue;
10216                         break;
10217                 }
10218
10219                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10220
10221                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
10222                 if (need_serialize) {
10223                         if (!spin_trylock(&balancing))
10224                                 goto out;
10225                 }
10226
10227                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
10228                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
10229                                 /*
10230                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
10231                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
10232                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
10233                                  */
10234                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10235                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10236                         }
10237                         sd->last_balance = jiffies;
10238                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10239                 }
10240                 if (need_serialize)
10241                         spin_unlock(&balancing);
10242 out:
10243                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
10244                         next_balance = sd->last_balance + interval;
10245                         update_next_balance = 1;
10246                 }
10247         }
10248         if (need_decay) {
10249                 /*
10250                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
10251                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
10252                  */
10253                 rq->max_idle_balance_cost =
10254                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
10255         }
10256         rcu_read_unlock();
10257
10258         /*
10259          * next_balance will be updated only when there is a need.
10260          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
10261          * updated.
10262          */
10263         if (likely(update_next_balance))
10264                 rq->next_balance = next_balance;
10265
10266 }
10267
10268 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
10269 {
10270         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
10271 }
10272
10273 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10274 /*
10275  * idle load balancing details
10276  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
10277  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
10278  *   load balancing for all the idle CPUs.
10279  * - HK_FLAG_MISC CPUs are used for this task, because HK_FLAG_SCHED not set
10280  *   anywhere yet.
10281  */
10282
10283 static inline int find_new_ilb(void)
10284 {
10285         int ilb;
10286         const struct cpumask *hk_mask;
10287
10288         hk_mask = housekeeping_cpumask(HK_FLAG_MISC);
10289
10290         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask, hk_mask) {
10291
10292                 if (ilb == smp_processor_id())
10293                         continue;
10294
10295                 if (idle_cpu(ilb))
10296                         return ilb;
10297         }
10298
10299         return nr_cpu_ids;
10300 }
10301
10302 /*
10303  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
10304  * idle CPU in the HK_FLAG_MISC housekeeping set (if there is one).
10305  */
10306 static void kick_ilb(unsigned int flags)
10307 {
10308         int ilb_cpu;
10309
10310         /*
10311          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
10312          * not if we only update stats.
10313          */
10314         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10315                 nohz.next_balance = jiffies+1;
10316
10317         ilb_cpu = find_new_ilb();
10318
10319         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
10320                 return;
10321
10322         /*
10323          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
10324          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
10325          */
10326         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
10327         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
10328                 return;
10329
10330         /*
10331          * This way we generate an IPI on the target CPU which
10332          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
10333          * will be run before returning from the IPI.
10334          */
10335         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
10336 }
10337
10338 /*
10339  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
10340  * of idle CPUs in the system.
10341  */
10342 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
10343 {
10344         unsigned long now = jiffies;
10345         struct sched_domain_shared *sds;
10346         struct sched_domain *sd;
10347         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
10348         unsigned int flags = 0;
10349
10350         if (unlikely(rq->idle_balance))
10351                 return;
10352
10353         /*
10354          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
10355          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
10356          */
10357         nohz_balance_exit_idle(rq);
10358
10359         /*
10360          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
10361          * balancing.
10362          */
10363         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
10364                 return;
10365
10366         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
10367             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10368                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
10369
10370         if (time_before(now, nohz.next_balance))
10371                 goto out;
10372
10373         if (rq->nr_running >= 2) {
10374                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10375                 goto out;
10376         }
10377
10378         rcu_read_lock();
10379
10380         sd = rcu_dereference(rq->sd);
10381         if (sd) {
10382                 /*
10383                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
10384                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
10385                  * on.
10386                  */
10387                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
10388                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10389                         goto unlock;
10390                 }
10391         }
10392
10393         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
10394         if (sd) {
10395                 /*
10396                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
10397                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
10398                  * around.
10399                  */
10400                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
10401                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
10402                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10403                                 goto unlock;
10404                         }
10405                 }
10406         }
10407
10408         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
10409         if (sd) {
10410                 /*
10411                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
10412                  * to run the misfit task on.
10413                  */
10414                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
10415                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10416                         goto unlock;
10417                 }
10418
10419                 /*
10420                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
10421                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
10422                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
10423                  *
10424                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
10425                  */
10426                 goto unlock;
10427         }
10428
10429         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
10430         if (sds) {
10431                 /*
10432                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
10433                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
10434                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
10435                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
10436                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
10437                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
10438                  * like this LLC domain has tasks we could move.
10439                  */
10440                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
10441                 if (nr_busy > 1) {
10442                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10443                         goto unlock;
10444                 }
10445         }
10446 unlock:
10447         rcu_read_unlock();
10448 out:
10449         if (flags)
10450                 kick_ilb(flags);
10451 }
10452
10453 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
10454 {
10455         struct sched_domain *sd;
10456
10457         rcu_read_lock();
10458         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10459
10460         if (!sd || !sd->nohz_idle)
10461                 goto unlock;
10462         sd->nohz_idle = 0;
10463
10464         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10465 unlock:
10466         rcu_read_unlock();
10467 }
10468
10469 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
10470 {
10471         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
10472
10473         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
10474                 return;
10475
10476         rq->nohz_tick_stopped = 0;
10477         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10478         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
10479
10480         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
10481 }
10482
10483 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
10484 {
10485         struct sched_domain *sd;
10486
10487         rcu_read_lock();
10488         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10489
10490         if (!sd || sd->nohz_idle)
10491                 goto unlock;
10492         sd->nohz_idle = 1;
10493
10494         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10495 unlock:
10496         rcu_read_unlock();
10497 }
10498
10499 /*
10500  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
10501  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
10502  */
10503 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
10504 {
10505         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10506
10507         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
10508
10509         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
10510         if (!cpu_active(cpu))
10511                 return;
10512
10513         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
10514         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
10515                 return;
10516
10517         /*
10518          * Can be set safely without rq->lock held
10519          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
10520          * rq->lock is held during the check and the clear
10521          */
10522         rq->has_blocked_load = 1;
10523
10524         /*
10525          * The tick is still stopped but load could have been added in the
10526          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
10527          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
10528          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
10529          */
10530         if (rq->nohz_tick_stopped)
10531                 goto out;
10532
10533         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
10534         if (on_null_domain(rq))
10535                 return;
10536
10537         rq->nohz_tick_stopped = 1;
10538
10539         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10540         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
10541
10542         /*
10543          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
10544          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
10545          * store.
10546          */
10547         smp_mb__after_atomic();
10548
10549         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
10550
10551 out:
10552         /*
10553          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
10554          * enable the periodic update of the load of idle cpus
10555          */
10556         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10557 }
10558
10559 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq)
10560 {
10561         unsigned int cpu = rq->cpu;
10562
10563         if (!rq->has_blocked_load)
10564                 return false;
10565
10566         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
10567                 return false;
10568
10569         if (!time_after(jiffies, READ_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick)))
10570                 return true;
10571
10572         update_blocked_averages(cpu);
10573
10574         return rq->has_blocked_load;
10575 }
10576
10577 /*
10578  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
10579  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
10580  * tasks movement depending of flags.
10581  */
10582 static void _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
10583                                enum cpu_idle_type idle)
10584 {
10585         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10586         unsigned long now = jiffies;
10587         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
10588         bool has_blocked_load = false;
10589         int update_next_balance = 0;
10590         int this_cpu = this_rq->cpu;
10591         int balance_cpu;
10592         struct rq *rq;
10593
10594         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
10595
10596         /*
10597          * We assume there will be no idle load after this update and clear
10598          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
10599          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
10600          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
10601          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
10602          * check the load of an idle cpu.
10603          */
10604         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
10605
10606         /*
10607          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
10608          * store from nohz_balance_enter_idle().
10609          */
10610         smp_mb();
10611
10612         /*
10613          * Start with the next CPU after this_cpu so we will end with this_cpu and let a
10614          * chance for other idle cpu to pull load.
10615          */
10616         for_each_cpu_wrap(balance_cpu,  nohz.idle_cpus_mask, this_cpu+1) {
10617                 if (!idle_cpu(balance_cpu))
10618                         continue;
10619
10620                 /*
10621                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
10622                  * work being done for other CPUs. Next load
10623                  * balancing owner will pick it up.
10624                  */
10625                 if (need_resched()) {
10626                         has_blocked_load = true;
10627                         goto abort;
10628                 }
10629
10630                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
10631
10632                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq);
10633
10634                 /*
10635                  * If time for next balance is due,
10636                  * do the balance.
10637                  */
10638                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
10639                         struct rq_flags rf;
10640
10641                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10642                         update_rq_clock(rq);
10643                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10644
10645                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10646                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
10647                 }
10648
10649                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
10650                         next_balance = rq->next_balance;
10651                         update_next_balance = 1;
10652                 }
10653         }
10654
10655         /*
10656          * next_balance will be updated only when there is a need.
10657          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
10658          * updated.
10659          */
10660         if (likely(update_next_balance))
10661                 nohz.next_balance = next_balance;
10662
10663         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
10664                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
10665
10666 abort:
10667         /* There is still blocked load, enable periodic update */
10668         if (has_blocked_load)
10669                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10670 }
10671
10672 /*
10673  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
10674  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
10675  */
10676 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10677 {
10678         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
10679
10680         if (!flags)
10681                 return false;
10682
10683         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
10684
10685         if (idle != CPU_IDLE)
10686                 return false;
10687
10688         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
10689
10690         return true;
10691 }
10692
10693 /*
10694  * Check if we need to run the ILB for updating blocked load before entering
10695  * idle state.
10696  */
10697 void nohz_run_idle_balance(int cpu)
10698 {
10699         unsigned int flags;
10700
10701         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(cpu));
10702
10703         /*
10704          * Update the blocked load only if no SCHED_SOFTIRQ is about to happen
10705          * (ie NOHZ_STATS_KICK set) and will do the same.
10706          */
10707         if ((flags == NOHZ_NEWILB_KICK) && !need_resched())
10708                 _nohz_idle_balance(cpu_rq(cpu), NOHZ_STATS_KICK, CPU_IDLE);
10709 }
10710
10711 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
10712 {
10713         int this_cpu = this_rq->cpu;
10714
10715         /*
10716          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
10717          * housekeeping
10718          */
10719         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
10720                 return;
10721
10722         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
10723         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
10724                 return;
10725
10726         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
10727         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
10728             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10729                 return;
10730
10731         /*
10732          * Set the need to trigger ILB in order to update blocked load
10733          * before entering idle state.
10734          */
10735         atomic_or(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(this_cpu));
10736 }
10737
10738 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10739 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
10740
10741 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10742 {
10743         return false;
10744 }
10745
10746 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
10747 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10748
10749 /*
10750  * newidle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
10751  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
10752  *
10753  * Returns:
10754  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
10755  *     0 - failed, no new tasks
10756  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
10757  */
10758 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
10759 {
10760         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
10761         int this_cpu = this_rq->cpu;
10762         struct sched_domain *sd;
10763         int pulled_task = 0;
10764         u64 curr_cost = 0;
10765
10766         update_misfit_status(NULL, this_rq);
10767
10768         /*
10769          * There is a task waiting to run. No need to search for one.
10770          * Return 0; the task will be enqueued when switching to idle.
10771          */
10772         if (this_rq->ttwu_pending)
10773                 return 0;
10774
10775         /*
10776          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
10777          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
10778          */
10779         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
10780
10781         /*
10782          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
10783          */
10784         if (!cpu_active(this_cpu))
10785                 return 0;
10786
10787         /*
10788          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
10789          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
10790          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
10791          * re-start the picking loop.
10792          */
10793         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
10794
10795         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
10796             !READ_ONCE(this_rq->rd->overload)) {
10797
10798                 rcu_read_lock();
10799                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
10800                 if (sd)
10801                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10802                 rcu_read_unlock();
10803
10804                 goto out;
10805         }
10806
10807         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
10808
10809         update_blocked_averages(this_cpu);
10810         rcu_read_lock();
10811         for_each_domain(this_cpu, sd) {
10812                 int continue_balancing = 1;
10813                 u64 t0, domain_cost;
10814
10815                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
10816                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10817                         break;
10818                 }
10819
10820                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
10821                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
10822
10823                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
10824                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
10825                                                    &continue_balancing);
10826
10827                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
10828                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
10829                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
10830
10831                         curr_cost += domain_cost;
10832                 }
10833
10834                 update_next_balance(sd, &next_balance);
10835
10836                 /*
10837                  * Stop searching for tasks to pull if there are
10838                  * now runnable tasks on this rq.
10839                  */
10840                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0 ||
10841                     this_rq->ttwu_pending)
10842                         break;
10843         }
10844         rcu_read_unlock();
10845
10846         raw_spin_rq_lock(this_rq);
10847
10848         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
10849                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
10850
10851         /*
10852          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
10853          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
10854          * pretend we pulled a task.
10855          */
10856         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
10857                 pulled_task = 1;
10858
10859         /* Is there a task of a high priority class? */
10860         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
10861                 pulled_task = -1;
10862
10863 out:
10864         /* Move the next balance forward */
10865         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
10866                 this_rq->next_balance = next_balance;
10867
10868         if (pulled_task)
10869                 this_rq->idle_stamp = 0;
10870         else
10871                 nohz_newidle_balance(this_rq);
10872
10873         rq_repin_lock(this_rq, rf);
10874
10875         return pulled_task;
10876 }
10877
10878 /*
10879  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
10880  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
10881  */
10882 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
10883 {
10884         struct rq *this_rq = this_rq();
10885         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
10886                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10887
10888         /*
10889          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
10890          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
10891          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
10892          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
10893          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
10894          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
10895          */
10896         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
10897                 return;
10898
10899         /* normal load balance */
10900         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
10901         rebalance_domains(this_rq, idle);
10902 }
10903
10904 /*
10905  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
10906  */
10907 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
10908 {
10909         /*
10910          * Don't need to rebalance while attached to NULL domain or
10911          * runqueue CPU is not active
10912          */
10913         if (unlikely(on_null_domain(rq) || !cpu_active(cpu_of(rq))))
10914                 return;
10915
10916         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
10917                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
10918
10919         nohz_balancer_kick(rq);
10920 }
10921
10922 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
10923 {
10924         update_sysctl();
10925
10926         update_runtime_enabled(rq);
10927 }
10928
10929 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
10930 {
10931         update_sysctl();
10932
10933         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
10934         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
10935 }
10936
10937 #endif /* CONFIG_SMP */
10938
10939 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
10940 static inline bool
10941 __entity_slice_used(struct sched_entity *se, int min_nr_tasks)
10942 {
10943         u64 slice = sched_slice(cfs_rq_of(se), se);
10944         u64 rtime = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
10945
10946         return (rtime * min_nr_tasks > slice);
10947 }
10948
10949 #define MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE   2
10950 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
10951 {
10952         if (!sched_core_enabled(rq))
10953                 return;
10954
10955         /*
10956          * If runqueue has only one task which used up its slice and
10957          * if the sibling is forced idle, then trigger schedule to
10958          * give forced idle task a chance.
10959          *
10960          * sched_slice() considers only this active rq and it gets the
10961          * whole slice. But during force idle, we have siblings acting
10962          * like a single runqueue and hence we need to consider runnable
10963          * tasks on this CPU and the forced idle CPU. Ideally, we should
10964          * go through the forced idle rq, but that would be a perf hit.
10965          * We can assume that the forced idle CPU has at least
10966          * MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE - 1 tasks and use that to check
10967          * if we need to give up the CPU.
10968          */
10969         if (rq->core->core_forceidle && rq->cfs.nr_running == 1 &&
10970             __entity_slice_used(&curr->se, MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE))
10971                 resched_curr(rq);
10972 }
10973
10974 /*
10975  * se_fi_update - Update the cfs_rq->min_vruntime_fi in a CFS hierarchy if needed.
10976  */
10977 static void se_fi_update(struct sched_entity *se, unsigned int fi_seq, bool forceidle)
10978 {
10979         for_each_sched_entity(se) {
10980                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10981
10982                 if (forceidle) {
10983                         if (cfs_rq->forceidle_seq == fi_seq)
10984                                 break;
10985                         cfs_rq->forceidle_seq = fi_seq;
10986                 }
10987
10988                 cfs_rq->min_vruntime_fi = cfs_rq->min_vruntime;
10989         }
10990 }
10991
10992 void task_vruntime_update(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool in_fi)
10993 {
10994         struct sched_entity *se = &p->se;
10995
10996         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
10997                 return;
10998
10999         se_fi_update(se, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11000 }
11001
11002 bool cfs_prio_less(struct task_struct *a, struct task_struct *b, bool in_fi)
11003 {
11004         struct rq *rq = task_rq(a);
11005         struct sched_entity *sea = &a->se;
11006         struct sched_entity *seb = &b->se;
11007         struct cfs_rq *cfs_rqa;
11008         struct cfs_rq *cfs_rqb;
11009         s64 delta;
11010
11011         SCHED_WARN_ON(task_rq(b)->core != rq->core);
11012
11013 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11014         /*
11015          * Find an se in the hierarchy for tasks a and b, such that the se's
11016          * are immediate siblings.
11017          */
11018         while (sea->cfs_rq->tg != seb->cfs_rq->tg) {
11019                 int sea_depth = sea->depth;
11020                 int seb_depth = seb->depth;
11021
11022                 if (sea_depth >= seb_depth)
11023                         sea = parent_entity(sea);
11024                 if (sea_depth <= seb_depth)
11025                         seb = parent_entity(seb);
11026         }
11027
11028         se_fi_update(sea, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11029         se_fi_update(seb, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11030
11031         cfs_rqa = sea->cfs_rq;
11032         cfs_rqb = seb->cfs_rq;
11033 #else
11034         cfs_rqa = &task_rq(a)->cfs;
11035         cfs_rqb = &task_rq(b)->cfs;
11036 #endif
11037
11038         /*
11039          * Find delta after normalizing se's vruntime with its cfs_rq's
11040          * min_vruntime_fi, which would have been updated in prior calls
11041          * to se_fi_update().
11042          */
11043         delta = (s64)(sea->vruntime - seb->vruntime) +
11044                 (s64)(cfs_rqb->min_vruntime_fi - cfs_rqa->min_vruntime_fi);
11045
11046         return delta > 0;
11047 }
11048 #else
11049 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr) {}
11050 #endif
11051
11052 /*
11053  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
11054  *
11055  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
11056  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
11057  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
11058  * parameters.
11059  */
11060 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
11061 {
11062         struct cfs_rq *cfs_rq;
11063         struct sched_entity *se = &curr->se;
11064
11065         for_each_sched_entity(se) {
11066                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11067                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
11068         }
11069
11070         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
11071                 task_tick_numa(rq, curr);
11072
11073         update_misfit_status(curr, rq);
11074         update_overutilized_status(task_rq(curr));
11075
11076         task_tick_core(rq, curr);
11077 }
11078
11079 /*
11080  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
11081  *  - child not yet on the tasklist
11082  *  - preemption disabled
11083  */
11084 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
11085 {
11086         struct cfs_rq *cfs_rq;
11087         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
11088         struct rq *rq = this_rq();
11089         struct rq_flags rf;
11090
11091         rq_lock(rq, &rf);
11092         update_rq_clock(rq);
11093
11094         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
11095         curr = cfs_rq->curr;
11096         if (curr) {
11097                 update_curr(cfs_rq);
11098                 se->vruntime = curr->vruntime;
11099         }
11100         place_entity(cfs_rq, se, 1);
11101
11102         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
11103                 /*
11104                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
11105                  * 'current' within the tree based on its new key value.
11106                  */
11107                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
11108                 resched_curr(rq);
11109         }
11110
11111         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11112         rq_unlock(rq, &rf);
11113 }
11114
11115 /*
11116  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
11117  * the current task.
11118  */
11119 static void
11120 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
11121 {
11122         if (!task_on_rq_queued(p))
11123                 return;
11124
11125         if (rq->cfs.nr_running == 1)
11126                 return;
11127
11128         /*
11129          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
11130          * our priority decreased, or if we are not currently running on
11131          * this runqueue and our priority is higher than the current's
11132          */
11133         if (task_current(rq, p)) {
11134                 if (p->prio > oldprio)
11135                         resched_curr(rq);
11136         } else
11137                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
11138 }
11139
11140 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
11141 {
11142         struct sched_entity *se = &p->se;
11143
11144         /*
11145          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
11146          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
11147          * vruntime.
11148          */
11149         if (p->on_rq)
11150                 return true;
11151
11152         /*
11153          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
11154          * But there are some cases where it has already been normalized:
11155          *
11156          * - A forked child which is waiting for being woken up by
11157          *   wake_up_new_task().
11158          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
11159          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
11160          */
11161         if (!se->sum_exec_runtime ||
11162             (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
11163                 return true;
11164
11165         return false;
11166 }
11167
11168 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11169 /*
11170  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
11171  * visible to the root
11172  */
11173 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11174 {
11175         struct cfs_rq *cfs_rq;
11176
11177         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se));
11178
11179         /* Start to propagate at parent */
11180         se = se->parent;
11181
11182         for_each_sched_entity(se) {
11183                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11184
11185                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq)){
11186                         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
11187                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
11188                         continue;
11189                 }
11190
11191                 if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
11192                         break;
11193         }
11194 }
11195 #else
11196 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
11197 #endif
11198
11199 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11200 {
11201         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11202
11203         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
11204         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
11205         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11206         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11207         propagate_entity_cfs_rq(se);
11208 }
11209
11210 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11211 {
11212         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11213
11214 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11215         /*
11216          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
11217          * class maintain depth value), reset depth properly.
11218          */
11219         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
11220 #endif
11221
11222         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
11223         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
11224         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11225         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11226         propagate_entity_cfs_rq(se);
11227 }
11228
11229 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11230 {
11231         struct sched_entity *se = &p->se;
11232         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11233
11234         if (!vruntime_normalized(p)) {
11235                 /*
11236                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
11237                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
11238                  */
11239                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
11240                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11241         }
11242
11243         detach_entity_cfs_rq(se);
11244 }
11245
11246 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11247 {
11248         struct sched_entity *se = &p->se;
11249         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11250
11251         attach_entity_cfs_rq(se);
11252
11253         if (!vruntime_normalized(p))
11254                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
11255 }
11256
11257 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11258 {
11259         detach_task_cfs_rq(p);
11260 }
11261
11262 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11263 {
11264         attach_task_cfs_rq(p);
11265
11266         if (task_on_rq_queued(p)) {
11267                 /*
11268                  * We were most likely switched from sched_rt, so
11269                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
11270                  * if we can still preempt the current task.
11271                  */
11272                 if (task_current(rq, p))
11273                         resched_curr(rq);
11274                 else
11275                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
11276         }
11277 }
11278
11279 /* Account for a task changing its policy or group.
11280  *
11281  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
11282  * migrates between groups/classes.
11283  */
11284 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
11285 {
11286         struct sched_entity *se = &p->se;
11287
11288 #ifdef CONFIG_SMP
11289         if (task_on_rq_queued(p)) {
11290                 /*
11291                  * Move the next running task to the front of the list, so our
11292                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
11293                  */
11294                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
11295         }
11296 #endif
11297
11298         for_each_sched_entity(se) {
11299                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11300
11301                 set_next_entity(cfs_rq, se);
11302                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
11303                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
11304         }
11305 }
11306
11307 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
11308 {
11309         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
11310         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
11311 #ifndef CONFIG_64BIT
11312         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
11313 #endif
11314 #ifdef CONFIG_SMP
11315         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
11316 #endif
11317 }
11318
11319 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11320 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
11321 {
11322         struct sched_entity *se = &p->se;
11323
11324         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11325         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
11326 }
11327
11328 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
11329 {
11330         detach_task_cfs_rq(p);
11331         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11332
11333 #ifdef CONFIG_SMP
11334         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
11335         p->se.avg.last_update_time = 0;
11336 #endif
11337         attach_task_cfs_rq(p);
11338 }
11339
11340 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
11341 {
11342         switch (type) {
11343         case TASK_SET_GROUP:
11344                 task_set_group_fair(p);
11345                 break;
11346
11347         case TASK_MOVE_GROUP:
11348                 task_move_group_fair(p);
11349                 break;
11350         }
11351 }
11352
11353 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11354 {
11355         int i;
11356
11357         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11358
11359         for_each_possible_cpu(i) {
11360                 if (tg->cfs_rq)
11361                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
11362                 if (tg->se)
11363                         kfree(tg->se[i]);
11364         }
11365
11366         kfree(tg->cfs_rq);
11367         kfree(tg->se);
11368 }
11369
11370 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11371 {
11372         struct sched_entity *se;
11373         struct cfs_rq *cfs_rq;
11374         int i;
11375
11376         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
11377         if (!tg->cfs_rq)
11378                 goto err;
11379         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
11380         if (!tg->se)
11381                 goto err;
11382
11383         tg->shares = NICE_0_LOAD;
11384
11385         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11386
11387         for_each_possible_cpu(i) {
11388                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
11389                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11390                 if (!cfs_rq)
11391                         goto err;
11392
11393                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
11394                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11395                 if (!se)
11396                         goto err_free_rq;
11397
11398                 init_cfs_rq(cfs_rq);
11399                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
11400                 init_entity_runnable_average(se);
11401         }
11402
11403         return 1;
11404
11405 err_free_rq:
11406         kfree(cfs_rq);
11407 err:
11408         return 0;
11409 }
11410
11411 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11412 {
11413         struct sched_entity *se;
11414         struct rq_flags rf;
11415         struct rq *rq;
11416         int i;
11417
11418         for_each_possible_cpu(i) {
11419                 rq = cpu_rq(i);
11420                 se = tg->se[i];
11421                 rq_lock_irq(rq, &rf);
11422                 update_rq_clock(rq);
11423                 attach_entity_cfs_rq(se);
11424                 sync_throttle(tg, i);
11425                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
11426         }
11427 }
11428
11429 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11430 {
11431         unsigned long flags;
11432         struct rq *rq;
11433         int cpu;
11434
11435         for_each_possible_cpu(cpu) {
11436                 if (tg->se[cpu])
11437                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
11438
11439                 /*
11440                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
11441                  * check on_list without danger of it being re-added.
11442                  */
11443                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
11444                         continue;
11445
11446                 rq = cpu_rq(cpu);
11447
11448                 raw_spin_rq_lock_irqsave(rq, flags);
11449                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
11450                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(rq, flags);
11451         }
11452 }
11453
11454 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
11455                         struct sched_entity *se, int cpu,
11456                         struct sched_entity *parent)
11457 {
11458         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11459
11460         cfs_rq->tg = tg;
11461         cfs_rq->rq = rq;
11462         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
11463
11464         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
11465         tg->se[cpu] = se;
11466
11467         /* se could be NULL for root_task_group */
11468         if (!se)
11469                 return;
11470
11471         if (!parent) {
11472                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
11473                 se->depth = 0;
11474         } else {
11475                 se->cfs_rq = parent->my_q;
11476                 se->depth = parent->depth + 1;
11477         }
11478
11479         se->my_q = cfs_rq;
11480         /* guarantee group entities always have weight */
11481         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
11482         se->parent = parent;
11483 }
11484
11485 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
11486
11487 static int __sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11488 {
11489         int i;
11490
11491         lockdep_assert_held(&shares_mutex);
11492
11493         /*
11494          * We can't change the weight of the root cgroup.
11495          */
11496         if (!tg->se[0])
11497                 return -EINVAL;
11498
11499         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
11500
11501         if (tg->shares == shares)
11502                 return 0;
11503
11504         tg->shares = shares;
11505         for_each_possible_cpu(i) {
11506                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11507                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11508                 struct rq_flags rf;
11509
11510                 /* Propagate contribution to hierarchy */
11511                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11512                 update_rq_clock(rq);
11513                 for_each_sched_entity(se) {
11514                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
11515                         update_cfs_group(se);
11516                 }
11517                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11518         }
11519
11520         return 0;
11521 }
11522
11523 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11524 {
11525         int ret;
11526
11527         mutex_lock(&shares_mutex);
11528         if (tg_is_idle(tg))
11529                 ret = -EINVAL;
11530         else
11531                 ret = __sched_group_set_shares(tg, shares);
11532         mutex_unlock(&shares_mutex);
11533
11534         return ret;
11535 }
11536
11537 int sched_group_set_idle(struct task_group *tg, long idle)
11538 {
11539         int i;
11540
11541         if (tg == &root_task_group)
11542                 return -EINVAL;
11543
11544         if (idle < 0 || idle > 1)
11545                 return -EINVAL;
11546
11547         mutex_lock(&shares_mutex);
11548
11549         if (tg->idle == idle) {
11550                 mutex_unlock(&shares_mutex);
11551                 return 0;
11552         }
11553
11554         tg->idle = idle;
11555
11556         for_each_possible_cpu(i) {
11557                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11558                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11559                 struct cfs_rq *grp_cfs_rq = tg->cfs_rq[i];
11560                 bool was_idle = cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq);
11561                 long idle_task_delta;
11562                 struct rq_flags rf;
11563
11564                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11565
11566                 grp_cfs_rq->idle = idle;
11567                 if (WARN_ON_ONCE(was_idle == cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq)))
11568                         goto next_cpu;
11569
11570                 idle_task_delta = grp_cfs_rq->h_nr_running -
11571                                   grp_cfs_rq->idle_h_nr_running;
11572                 if (!cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
11573                         idle_task_delta *= -1;
11574
11575                 for_each_sched_entity(se) {
11576                         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11577
11578                         if (!se->on_rq)
11579                                 break;
11580
11581                         cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
11582
11583                         /* Already accounted at parent level and above. */
11584                         if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
11585                                 break;
11586                 }
11587
11588 next_cpu:
11589                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11590         }
11591
11592         /* Idle groups have minimum weight. */
11593         if (tg_is_idle(tg))
11594                 __sched_group_set_shares(tg, scale_load(WEIGHT_IDLEPRIO));
11595         else
11596                 __sched_group_set_shares(tg, NICE_0_LOAD);
11597
11598         mutex_unlock(&shares_mutex);
11599         return 0;
11600 }
11601
11602 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11603
11604 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11605
11606 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11607 {
11608         return 1;
11609 }
11610
11611 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11612
11613 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11614
11615 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11616
11617
11618 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
11619 {
11620         struct sched_entity *se = &task->se;
11621         unsigned int rr_interval = 0;
11622
11623         /*
11624          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
11625          * idle runqueue:
11626          */
11627         if (rq->cfs.load.weight)
11628                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
11629
11630         return rr_interval;
11631 }
11632
11633 /*
11634  * All the scheduling class methods:
11635  */
11636 DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
11637
11638         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
11639         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
11640         .yield_task             = yield_task_fair,
11641         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
11642
11643         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
11644
11645         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
11646         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
11647         .set_next_task          = set_next_task_fair,
11648
11649 #ifdef CONFIG_SMP
11650         .balance                = balance_fair,
11651         .pick_task              = pick_task_fair,
11652         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
11653         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
11654
11655         .rq_online              = rq_online_fair,
11656         .rq_offline             = rq_offline_fair,
11657
11658         .task_dead              = task_dead_fair,
11659         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
11660 #endif
11661
11662         .task_tick              = task_tick_fair,
11663         .task_fork              = task_fork_fair,
11664
11665         .prio_changed           = prio_changed_fair,
11666         .switched_from          = switched_from_fair,
11667         .switched_to            = switched_to_fair,
11668
11669         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
11670
11671         .update_curr            = update_curr_fair,
11672
11673 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11674         .task_change_group      = task_change_group_fair,
11675 #endif
11676
11677 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
11678         .uclamp_enabled         = 1,
11679 #endif
11680 };
11681
11682 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
11683 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
11684 {
11685         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
11686
11687         rcu_read_lock();
11688         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
11689                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
11690         rcu_read_unlock();
11691 }
11692
11693 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
11694 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
11695 {
11696         int node;
11697         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
11698         struct numa_group *ng;
11699
11700         rcu_read_lock();
11701         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
11702         for_each_online_node(node) {
11703                 if (p->numa_faults) {
11704                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
11705                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11706                 }
11707                 if (ng) {
11708                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
11709                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11710                 }
11711                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
11712         }
11713         rcu_read_unlock();
11714 }
11715 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
11716 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
11717
11718 __init void init_sched_fair_class(void)
11719 {
11720 #ifdef CONFIG_SMP
11721         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
11722
11723 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
11724         nohz.next_balance = jiffies;
11725         nohz.next_blocked = jiffies;
11726         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
11727 #endif
11728 #endif /* SMP */
11729
11730 }
11731
11732 /*
11733  * Helper functions to facilitate extracting info from tracepoints.
11734  */
11735
11736 const struct sched_avg *sched_trace_cfs_rq_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
11737 {
11738 #ifdef CONFIG_SMP
11739         return cfs_rq ? &cfs_rq->avg : NULL;
11740 #else
11741         return NULL;
11742 #endif
11743 }
11744 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_avg);
11745
11746 char *sched_trace_cfs_rq_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *str, int len)
11747 {
11748         if (!cfs_rq) {
11749                 if (str)
11750                         strlcpy(str, "(null)", len);
11751                 else
11752                         return NULL;
11753         }
11754
11755         cfs_rq_tg_path(cfs_rq, str, len);
11756         return str;
11757 }
11758 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_path);
11759
11760 int sched_trace_cfs_rq_cpu(struct cfs_rq *cfs_rq)
11761 {
11762         return cfs_rq ? cpu_of(rq_of(cfs_rq)) : -1;
11763 }
11764 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_cpu);
11765
11766 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_rt(struct rq *rq)
11767 {
11768 #ifdef CONFIG_SMP
11769         return rq ? &rq->avg_rt : NULL;
11770 #else
11771         return NULL;
11772 #endif
11773 }
11774 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_rt);
11775
11776 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_dl(struct rq *rq)
11777 {
11778 #ifdef CONFIG_SMP
11779         return rq ? &rq->avg_dl : NULL;
11780 #else
11781         return NULL;
11782 #endif
11783 }
11784 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_dl);
11785
11786 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_irq(struct rq *rq)
11787 {
11788 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ)
11789         return rq ? &rq->avg_irq : NULL;
11790 #else
11791         return NULL;
11792 #endif
11793 }
11794 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_irq);
11795
11796 int sched_trace_rq_cpu(struct rq *rq)
11797 {
11798         return rq ? cpu_of(rq) : -1;
11799 }
11800 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu);
11801
11802 int sched_trace_rq_cpu_capacity(struct rq *rq)
11803 {
11804         return rq ?
11805 #ifdef CONFIG_SMP
11806                 rq->cpu_capacity
11807 #else
11808                 SCHED_CAPACITY_SCALE
11809 #endif
11810                 : -1;
11811 }
11812 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu_capacity);
11813
11814 const struct cpumask *sched_trace_rd_span(struct root_domain *rd)
11815 {
11816 #ifdef CONFIG_SMP
11817         return rd ? rd->span : NULL;
11818 #else
11819         return NULL;
11820 #endif
11821 }
11822 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rd_span);
11823
11824 int sched_trace_rq_nr_running(struct rq *rq)
11825 {
11826         return rq ? rq->nr_running : -1;
11827 }
11828 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_nr_running);