Merge tag 'block-5.14-2021-07-16' of git://git.kernel.dk/linux-block
[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 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
435
436 #define for_each_sched_entity(se) \
437                 for (; se; se = NULL)
438
439 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
440 {
441         if (path)
442                 strlcpy(path, "(null)", len);
443 }
444
445 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
446 {
447         return true;
448 }
449
450 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
451 {
452 }
453
454 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
455 {
456 }
457
458 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
459                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
460
461 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
462 {
463         return NULL;
464 }
465
466 static inline void
467 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
468 {
469 }
470
471 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
472
473 static __always_inline
474 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
475
476 /**************************************************************
477  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
478  */
479
480 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
481 {
482         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
483         if (delta > 0)
484                 max_vruntime = vruntime;
485
486         return max_vruntime;
487 }
488
489 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
490 {
491         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
492         if (delta < 0)
493                 min_vruntime = vruntime;
494
495         return min_vruntime;
496 }
497
498 static inline bool entity_before(struct sched_entity *a,
499                                 struct sched_entity *b)
500 {
501         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
502 }
503
504 #define __node_2_se(node) \
505         rb_entry((node), struct sched_entity, run_node)
506
507 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
508 {
509         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
510         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
511
512         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
513
514         if (curr) {
515                 if (curr->on_rq)
516                         vruntime = curr->vruntime;
517                 else
518                         curr = NULL;
519         }
520
521         if (leftmost) { /* non-empty tree */
522                 struct sched_entity *se = __node_2_se(leftmost);
523
524                 if (!curr)
525                         vruntime = se->vruntime;
526                 else
527                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
528         }
529
530         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
531         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
532 #ifndef CONFIG_64BIT
533         smp_wmb();
534         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
535 #endif
536 }
537
538 static inline bool __entity_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
539 {
540         return entity_before(__node_2_se(a), __node_2_se(b));
541 }
542
543 /*
544  * Enqueue an entity into the rb-tree:
545  */
546 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
547 {
548         rb_add_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline, __entity_less);
549 }
550
551 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
552 {
553         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
554 }
555
556 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
557 {
558         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
559
560         if (!left)
561                 return NULL;
562
563         return __node_2_se(left);
564 }
565
566 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
567 {
568         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
569
570         if (!next)
571                 return NULL;
572
573         return __node_2_se(next);
574 }
575
576 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
577 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
578 {
579         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
580
581         if (!last)
582                 return NULL;
583
584         return __node_2_se(last);
585 }
586
587 /**************************************************************
588  * Scheduling class statistics methods:
589  */
590
591 int sched_update_scaling(void)
592 {
593         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
594
595         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
596                                         sysctl_sched_min_granularity);
597
598 #define WRT_SYSCTL(name) \
599         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
600         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
601         WRT_SYSCTL(sched_latency);
602         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
603 #undef WRT_SYSCTL
604
605         return 0;
606 }
607 #endif
608
609 /*
610  * delta /= w
611  */
612 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
613 {
614         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
615                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
616
617         return delta;
618 }
619
620 /*
621  * The idea is to set a period in which each task runs once.
622  *
623  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
624  * this period because otherwise the slices get too small.
625  *
626  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
627  */
628 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
629 {
630         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
631                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
632         else
633                 return sysctl_sched_latency;
634 }
635
636 /*
637  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
638  * proportional to the weight.
639  *
640  * s = p*P[w/rw]
641  */
642 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
643 {
644         unsigned int nr_running = cfs_rq->nr_running;
645         u64 slice;
646
647         if (sched_feat(ALT_PERIOD))
648                 nr_running = rq_of(cfs_rq)->cfs.h_nr_running;
649
650         slice = __sched_period(nr_running + !se->on_rq);
651
652         for_each_sched_entity(se) {
653                 struct load_weight *load;
654                 struct load_weight lw;
655
656                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
657                 load = &cfs_rq->load;
658
659                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
660                         lw = cfs_rq->load;
661
662                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
663                         load = &lw;
664                 }
665                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
666         }
667
668         if (sched_feat(BASE_SLICE))
669                 slice = max(slice, (u64)sysctl_sched_min_granularity);
670
671         return slice;
672 }
673
674 /*
675  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
676  *
677  * vs = s/w
678  */
679 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
680 {
681         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
682 }
683
684 #include "pelt.h"
685 #ifdef CONFIG_SMP
686
687 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
688 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
689 static unsigned long capacity_of(int cpu);
690
691 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
692 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
693 {
694         struct sched_avg *sa = &se->avg;
695
696         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
697
698         /*
699          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
700          * they get a chance to stabilize to their real load level.
701          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
702          * nothing has been attached to the task group yet.
703          */
704         if (entity_is_task(se))
705                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
706
707         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
708 }
709
710 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
711
712 /*
713  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
714  * based on the cfs_rq's current util_avg:
715  *
716  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
717  *
718  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
719  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
720  * as when the series is a harmonic series.
721  *
722  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
723  * only 1/2 of the left utilization budget:
724  *
725  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
726  *
727  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
728  *
729  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
730  * the beginning would be like:
731  *
732  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
733  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
734  *
735  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
736  * if util_avg > util_avg_cap.
737  */
738 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
739 {
740         struct sched_entity *se = &p->se;
741         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
742         struct sched_avg *sa = &se->avg;
743         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
744         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
745
746         if (cap > 0) {
747                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
748                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
749                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
750
751                         if (sa->util_avg > cap)
752                                 sa->util_avg = cap;
753                 } else {
754                         sa->util_avg = cap;
755                 }
756         }
757
758         sa->runnable_avg = sa->util_avg;
759
760         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
761                 /*
762                  * For !fair tasks do:
763                  *
764                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
765                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
766                 switched_from_fair(rq, p);
767                  *
768                  * such that the next switched_to_fair() has the
769                  * expected state.
770                  */
771                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
772                 return;
773         }
774
775         attach_entity_cfs_rq(se);
776 }
777
778 #else /* !CONFIG_SMP */
779 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
780 {
781 }
782 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
783 {
784 }
785 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
786 {
787 }
788 #endif /* CONFIG_SMP */
789
790 /*
791  * Update the current task's runtime statistics.
792  */
793 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
794 {
795         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
796         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
797         u64 delta_exec;
798
799         if (unlikely(!curr))
800                 return;
801
802         delta_exec = now - curr->exec_start;
803         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
804                 return;
805
806         curr->exec_start = now;
807
808         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
809                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
810
811         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
812         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
813
814         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
815         update_min_vruntime(cfs_rq);
816
817         if (entity_is_task(curr)) {
818                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
819
820                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
821                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
822                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
823         }
824
825         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
826 }
827
828 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
829 {
830         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
831 }
832
833 static inline void
834 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
835 {
836         u64 wait_start, prev_wait_start;
837
838         if (!schedstat_enabled())
839                 return;
840
841         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
842         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
843
844         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
845             likely(wait_start > prev_wait_start))
846                 wait_start -= prev_wait_start;
847
848         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
849 }
850
851 static inline void
852 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
853 {
854         struct task_struct *p;
855         u64 delta;
856
857         if (!schedstat_enabled())
858                 return;
859
860         /*
861          * When the sched_schedstat changes from 0 to 1, some sched se
862          * maybe already in the runqueue, the se->statistics.wait_start
863          * will be 0.So it will let the delta wrong. We need to avoid this
864          * scenario.
865          */
866         if (unlikely(!schedstat_val(se->statistics.wait_start)))
867                 return;
868
869         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
870
871         if (entity_is_task(se)) {
872                 p = task_of(se);
873                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
874                         /*
875                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
876                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
877                          * prior to migration.
878                          */
879                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
880                         return;
881                 }
882                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
883         }
884
885         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
886                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
887         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
888         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
889         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
890 }
891
892 static inline void
893 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
894 {
895         struct task_struct *tsk = NULL;
896         u64 sleep_start, block_start;
897
898         if (!schedstat_enabled())
899                 return;
900
901         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
902         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
903
904         if (entity_is_task(se))
905                 tsk = task_of(se);
906
907         if (sleep_start) {
908                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
909
910                 if ((s64)delta < 0)
911                         delta = 0;
912
913                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
914                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
915
916                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
917                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
918
919                 if (tsk) {
920                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
921                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
922                 }
923         }
924         if (block_start) {
925                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
926
927                 if ((s64)delta < 0)
928                         delta = 0;
929
930                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
931                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
932
933                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
934                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
935
936                 if (tsk) {
937                         if (tsk->in_iowait) {
938                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
939                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
940                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
941                         }
942
943                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
944
945                         /*
946                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
947                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
948                          * amount of time that the task spent sleeping:
949                          */
950                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
951                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
952                                                 (void *)get_wchan(tsk),
953                                                 delta >> 20);
954                         }
955                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
956                 }
957         }
958 }
959
960 /*
961  * Task is being enqueued - update stats:
962  */
963 static inline void
964 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
965 {
966         if (!schedstat_enabled())
967                 return;
968
969         /*
970          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
971          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
972          */
973         if (se != cfs_rq->curr)
974                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
975
976         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
977                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
978 }
979
980 static inline void
981 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
982 {
983
984         if (!schedstat_enabled())
985                 return;
986
987         /*
988          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
989          * waiting task:
990          */
991         if (se != cfs_rq->curr)
992                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
993
994         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
995                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
996                 unsigned int state;
997
998                 /* XXX racy against TTWU */
999                 state = READ_ONCE(tsk->__state);
1000                 if (state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1001                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1002                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1003                 if (state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1004                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1005                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1006         }
1007 }
1008
1009 /*
1010  * We are picking a new current task - update its stats:
1011  */
1012 static inline void
1013 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1014 {
1015         /*
1016          * We are starting a new run period:
1017          */
1018         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1019 }
1020
1021 /**************************************************
1022  * Scheduling class queueing methods:
1023  */
1024
1025 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1026 /*
1027  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1028  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1029  * numa_balancing_scan_size.
1030  */
1031 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1032 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1033
1034 /* Portion of address space to scan in MB */
1035 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1036
1037 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1038 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1039
1040 struct numa_group {
1041         refcount_t refcount;
1042
1043         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1044         int nr_tasks;
1045         pid_t gid;
1046         int active_nodes;
1047
1048         struct rcu_head rcu;
1049         unsigned long total_faults;
1050         unsigned long max_faults_cpu;
1051         /*
1052          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1053          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1054          * more by CPU use than by memory faults.
1055          */
1056         unsigned long *faults_cpu;
1057         unsigned long faults[];
1058 };
1059
1060 /*
1061  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1062  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1063  */
1064 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1065 {
1066         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1067                 (lockdep_is_held(__rq_lockp(task_rq(p))) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1068 }
1069
1070 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1071 {
1072         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1073 }
1074
1075 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1076 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1077
1078 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1079 {
1080         unsigned long rss = 0;
1081         unsigned long nr_scan_pages;
1082
1083         /*
1084          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1085          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1086          * on resident pages
1087          */
1088         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1089         rss = get_mm_rss(p->mm);
1090         if (!rss)
1091                 rss = nr_scan_pages;
1092
1093         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1094         return rss / nr_scan_pages;
1095 }
1096
1097 /* For sanity's sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1098 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1099
1100 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1101 {
1102         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1103         unsigned int scan, floor;
1104         unsigned int windows = 1;
1105
1106         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1107                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1108         floor = 1000 / windows;
1109
1110         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1111         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1112 }
1113
1114 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1115 {
1116         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1117         unsigned long period = smin;
1118         struct numa_group *ng;
1119
1120         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1121         rcu_read_lock();
1122         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1123         if (ng) {
1124                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1125                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1126
1127                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1128                 period *= shared + 1;
1129                 period /= private + shared + 1;
1130         }
1131         rcu_read_unlock();
1132
1133         return max(smin, period);
1134 }
1135
1136 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1137 {
1138         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1139         unsigned long smax;
1140         struct numa_group *ng;
1141
1142         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1143         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1144
1145         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1146         ng = deref_curr_numa_group(p);
1147         if (ng) {
1148                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1149                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1150                 unsigned long period = smax;
1151
1152                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1153                 period *= shared + 1;
1154                 period /= private + shared + 1;
1155
1156                 smax = max(smax, period);
1157         }
1158
1159         return max(smin, smax);
1160 }
1161
1162 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1163 {
1164         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1165         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1166 }
1167
1168 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1169 {
1170         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1171         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1172 }
1173
1174 /* Shared or private faults. */
1175 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1176
1177 /* Memory and CPU locality */
1178 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1179
1180 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1181 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1182
1183 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1184 {
1185         struct numa_group *ng;
1186         pid_t gid = 0;
1187
1188         rcu_read_lock();
1189         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1190         if (ng)
1191                 gid = ng->gid;
1192         rcu_read_unlock();
1193
1194         return gid;
1195 }
1196
1197 /*
1198  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1199  * occupy the first half of the array. The second half of the
1200  * array is for current counters, which are averaged into the
1201  * first set by task_numa_placement.
1202  */
1203 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1204 {
1205         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1206 }
1207
1208 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1209 {
1210         if (!p->numa_faults)
1211                 return 0;
1212
1213         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1214                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1215 }
1216
1217 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1218 {
1219         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1220
1221         if (!ng)
1222                 return 0;
1223
1224         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1225                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1226 }
1227
1228 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1229 {
1230         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1231                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1232 }
1233
1234 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1235 {
1236         unsigned long faults = 0;
1237         int node;
1238
1239         for_each_online_node(node) {
1240                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1241         }
1242
1243         return faults;
1244 }
1245
1246 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1247 {
1248         unsigned long faults = 0;
1249         int node;
1250
1251         for_each_online_node(node) {
1252                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1253         }
1254
1255         return faults;
1256 }
1257
1258 /*
1259  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1260  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1261  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1262  */
1263 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1264
1265 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1266 {
1267         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1268 }
1269
1270 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1271 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1272                                         int maxdist, bool task)
1273 {
1274         unsigned long score = 0;
1275         int node;
1276
1277         /*
1278          * All nodes are directly connected, and the same distance
1279          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1280          */
1281         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1282                 return 0;
1283
1284         /*
1285          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1286          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1287          */
1288         for_each_online_node(node) {
1289                 unsigned long faults;
1290                 int dist = node_distance(nid, node);
1291
1292                 /*
1293                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1294                  * for placement; nid was already counted.
1295                  */
1296                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1297                         continue;
1298
1299                 /*
1300                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1301                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1302                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1303                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1304                  * of each group. Skip other nodes.
1305                  */
1306                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1307                                         dist >= maxdist)
1308                         continue;
1309
1310                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1311                 if (task)
1312                         faults = task_faults(p, node);
1313                 else
1314                         faults = group_faults(p, node);
1315
1316                 /*
1317                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1318                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1319                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1320                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1321                  * The further away a node is, the less the faults count.
1322                  * This seems to result in good task placement.
1323                  */
1324                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1325                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1326                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1327                 }
1328
1329                 score += faults;
1330         }
1331
1332         return score;
1333 }
1334
1335 /*
1336  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1337  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1338  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1339  * evenly spread out between numa nodes.
1340  */
1341 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1342                                         int dist)
1343 {
1344         unsigned long faults, total_faults;
1345
1346         if (!p->numa_faults)
1347                 return 0;
1348
1349         total_faults = p->total_numa_faults;
1350
1351         if (!total_faults)
1352                 return 0;
1353
1354         faults = task_faults(p, nid);
1355         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1356
1357         return 1000 * faults / total_faults;
1358 }
1359
1360 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1361                                          int dist)
1362 {
1363         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1364         unsigned long faults, total_faults;
1365
1366         if (!ng)
1367                 return 0;
1368
1369         total_faults = ng->total_faults;
1370
1371         if (!total_faults)
1372                 return 0;
1373
1374         faults = group_faults(p, nid);
1375         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1376
1377         return 1000 * faults / total_faults;
1378 }
1379
1380 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1381                                 int src_nid, int dst_cpu)
1382 {
1383         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1384         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1385         int last_cpupid, this_cpupid;
1386
1387         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1388         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1389
1390         /*
1391          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1392          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1393          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1394          * executed below.
1395          */
1396         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1397             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1398                 return true;
1399
1400         /*
1401          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1402          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1403          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1404          *
1405          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1406          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1407          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1408          *
1409          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1410          * same result twice in a row, given these samples are fully
1411          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1412          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1413          *
1414          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1415          * act on an unlikely task<->page relation.
1416          */
1417         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1418                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1419                 return false;
1420
1421         /* Always allow migrate on private faults */
1422         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1423                 return true;
1424
1425         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1426         if (!ng)
1427                 return true;
1428
1429         /*
1430          * Destination node is much more heavily used than the source
1431          * node? Allow migration.
1432          */
1433         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1434                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1435                 return true;
1436
1437         /*
1438          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1439          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1440          *
1441          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1442          * --------------- * - > ---------------
1443          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1444          */
1445         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1446                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1447 }
1448
1449 /*
1450  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
1451  */
1452 enum numa_type {
1453         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
1454         node_has_spare = 0,
1455         /*
1456          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
1457          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
1458          */
1459         node_fully_busy,
1460         /*
1461          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
1462          * tasks.
1463          */
1464         node_overloaded
1465 };
1466
1467 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1468 struct numa_stats {
1469         unsigned long load;
1470         unsigned long runnable;
1471         unsigned long util;
1472         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1473         unsigned long compute_capacity;
1474         unsigned int nr_running;
1475         unsigned int weight;
1476         enum numa_type node_type;
1477         int idle_cpu;
1478 };
1479
1480 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1481 {
1482 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1483         int sibling;
1484
1485         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1486                 if (cpu == sibling)
1487                         continue;
1488
1489                 if (!idle_cpu(cpu))
1490                         return false;
1491         }
1492 #endif
1493
1494         return true;
1495 }
1496
1497 struct task_numa_env {
1498         struct task_struct *p;
1499
1500         int src_cpu, src_nid;
1501         int dst_cpu, dst_nid;
1502
1503         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1504
1505         int imbalance_pct;
1506         int dist;
1507
1508         struct task_struct *best_task;
1509         long best_imp;
1510         int best_cpu;
1511 };
1512
1513 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
1514 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq);
1515 static unsigned long cpu_util(int cpu);
1516 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance,
1517                                         int dst_running, int dst_weight);
1518
1519 static inline enum
1520 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
1521                          struct numa_stats *ns)
1522 {
1523         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
1524             (((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)) ||
1525              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) < (ns->runnable * 100))))
1526                 return node_overloaded;
1527
1528         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
1529             (((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)) &&
1530              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) > (ns->runnable * 100))))
1531                 return node_has_spare;
1532
1533         return node_fully_busy;
1534 }
1535
1536 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1537 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
1538 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def);
1539 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1540 {
1541         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
1542             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu, false))
1543                 return idle_core;
1544
1545         /*
1546          * Prefer cores instead of packing HT siblings
1547          * and triggering future load balancing.
1548          */
1549         if (is_core_idle(cpu))
1550                 idle_core = cpu;
1551
1552         return idle_core;
1553 }
1554 #else
1555 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1556 {
1557         return idle_core;
1558 }
1559 #endif
1560
1561 /*
1562  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
1563  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
1564  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
1565  * common implementation is impractical.
1566  */
1567 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
1568                               struct numa_stats *ns, int nid,
1569                               bool find_idle)
1570 {
1571         int cpu, idle_core = -1;
1572
1573         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1574         ns->idle_cpu = -1;
1575
1576         rcu_read_lock();
1577         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1578                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1579
1580                 ns->load += cpu_load(rq);
1581                 ns->runnable += cpu_runnable(rq);
1582                 ns->util += cpu_util(cpu);
1583                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
1584                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1585
1586                 if (find_idle && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
1587                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
1588                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1589                                 continue;
1590
1591                         if (ns->idle_cpu == -1)
1592                                 ns->idle_cpu = cpu;
1593
1594                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
1595                 }
1596         }
1597         rcu_read_unlock();
1598
1599         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
1600
1601         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
1602
1603         if (idle_core >= 0)
1604                 ns->idle_cpu = idle_core;
1605 }
1606
1607 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1608                              struct task_struct *p, long imp)
1609 {
1610         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1611
1612         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
1613         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
1614                 int cpu;
1615                 int start = env->dst_cpu;
1616
1617                 /* Find alternative idle CPU. */
1618                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start) {
1619                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
1620                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
1621                                 continue;
1622                         }
1623
1624                         env->dst_cpu = cpu;
1625                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1626                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1627                                 goto assign;
1628                 }
1629
1630                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
1631                 return;
1632         }
1633
1634 assign:
1635         /*
1636          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1637          * found a better CPU to move/swap.
1638          */
1639         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
1640                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1641                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1642         }
1643
1644         if (env->best_task)
1645                 put_task_struct(env->best_task);
1646         if (p)
1647                 get_task_struct(p);
1648
1649         env->best_task = p;
1650         env->best_imp = imp;
1651         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1652 }
1653
1654 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1655                                 struct task_numa_env *env)
1656 {
1657         long imb, old_imb;
1658         long orig_src_load, orig_dst_load;
1659         long src_capacity, dst_capacity;
1660
1661         /*
1662          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1663          *
1664          * src_load        dst_load
1665          * ------------ vs ---------
1666          * src_capacity    dst_capacity
1667          */
1668         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1669         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1670
1671         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1672
1673         orig_src_load = env->src_stats.load;
1674         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1675
1676         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1677
1678         /* Would this change make things worse? */
1679         return (imb > old_imb);
1680 }
1681
1682 /*
1683  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1684  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1685  * Used to deter task migration.
1686  */
1687 #define SMALLIMP        30
1688
1689 /*
1690  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1691  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1692  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1693  * be exchanged with the source task
1694  */
1695 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1696                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1697 {
1698         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
1699         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1700         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
1701         struct task_struct *cur;
1702         long src_load, dst_load;
1703         int dist = env->dist;
1704         long moveimp = imp;
1705         long load;
1706         bool stopsearch = false;
1707
1708         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1709                 return false;
1710
1711         rcu_read_lock();
1712         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
1713         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1714                 cur = NULL;
1715
1716         /*
1717          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1718          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1719          */
1720         if (cur == env->p) {
1721                 stopsearch = true;
1722                 goto unlock;
1723         }
1724
1725         if (!cur) {
1726                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1727                         goto assign;
1728                 else
1729                         goto unlock;
1730         }
1731
1732         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
1733         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
1734                 goto unlock;
1735
1736         /*
1737          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
1738          * node and the best task is.
1739          */
1740         if (env->best_task &&
1741             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1742             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1743                 goto unlock;
1744         }
1745
1746         /*
1747          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1748          * source and destination node. Calculate the total differential for
1749          * the source task and potential destination task. The more negative
1750          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1751          * be incurred if the tasks were swapped.
1752          *
1753          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1754          * in any group then look only at task weights.
1755          */
1756         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
1757         if (cur_ng == p_ng) {
1758                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1759                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1760                 /*
1761                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1762                  * tasks within a group over tiny differences.
1763                  */
1764                 if (cur_ng)
1765                         imp -= imp / 16;
1766         } else {
1767                 /*
1768                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1769                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1770                  */
1771                 if (cur_ng && p_ng)
1772                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1773                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1774                 else
1775                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1776                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1777         }
1778
1779         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
1780         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
1781                 imp -= imp / 16;
1782
1783         /*
1784          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
1785          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
1786          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
1787          * case, it does not matter.
1788          */
1789         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
1790                 imp += imp / 8;
1791
1792         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1793                 imp = moveimp;
1794                 cur = NULL;
1795                 goto assign;
1796         }
1797
1798         /*
1799          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
1800          * task that is not.
1801          */
1802         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1803             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1804                 goto assign;
1805         }
1806
1807         /*
1808          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1809          * task migration might only result in ping pong
1810          * of tasks and also hurt performance due to cache
1811          * misses.
1812          */
1813         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1814                 goto unlock;
1815
1816         /*
1817          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1818          */
1819         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1820         if (!load)
1821                 goto assign;
1822
1823         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1824         src_load = env->src_stats.load - load;
1825
1826         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1827                 goto unlock;
1828
1829 assign:
1830         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
1831         if (!cur) {
1832                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1833
1834                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
1835                 if (cpu < 0)
1836                         cpu = env->dst_cpu;
1837
1838                 /*
1839                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
1840                  * is, keep using it.
1841                  */
1842                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
1843                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
1844                         cpu = env->best_cpu;
1845                 }
1846
1847                 env->dst_cpu = cpu;
1848         }
1849
1850         task_numa_assign(env, cur, imp);
1851
1852         /*
1853          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
1854          * balance improves then stop the search. While a better swap
1855          * candidate may exist, a search is not free.
1856          */
1857         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
1858                 stopsearch = true;
1859
1860         /*
1861          * If a swap candidate must be identified and the current best task
1862          * moves its preferred node then stop the search.
1863          */
1864         if (!maymove && env->best_task &&
1865             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
1866                 stopsearch = true;
1867         }
1868 unlock:
1869         rcu_read_unlock();
1870
1871         return stopsearch;
1872 }
1873
1874 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1875                                 long taskimp, long groupimp)
1876 {
1877         bool maymove = false;
1878         int cpu;
1879
1880         /*
1881          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
1882          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
1883          */
1884         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
1885                 unsigned int imbalance;
1886                 int src_running, dst_running;
1887
1888                 /*
1889                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
1890                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
1891                  * move improves the imbalance from the perspective of the
1892                  * CPU load balancer.
1893                  * */
1894                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
1895                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
1896                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
1897                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, dst_running,
1898                                                         env->dst_stats.weight);
1899
1900                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
1901                 if (!imbalance) {
1902                         maymove = true;
1903                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
1904                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1905                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
1906                                 return;
1907                         }
1908                 }
1909         } else {
1910                 long src_load, dst_load, load;
1911                 /*
1912                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
1913                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1914                  */
1915                 load = task_h_load(env->p);
1916                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
1917                 src_load = env->src_stats.load - load;
1918                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1919         }
1920
1921         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1922                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1923                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1924                         continue;
1925
1926                 env->dst_cpu = cpu;
1927                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
1928                         break;
1929         }
1930 }
1931
1932 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1933 {
1934         struct task_numa_env env = {
1935                 .p = p,
1936
1937                 .src_cpu = task_cpu(p),
1938                 .src_nid = task_node(p),
1939
1940                 .imbalance_pct = 112,
1941
1942                 .best_task = NULL,
1943                 .best_imp = 0,
1944                 .best_cpu = -1,
1945         };
1946         unsigned long taskweight, groupweight;
1947         struct sched_domain *sd;
1948         long taskimp, groupimp;
1949         struct numa_group *ng;
1950         struct rq *best_rq;
1951         int nid, ret, dist;
1952
1953         /*
1954          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1955          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1956          *
1957          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1958          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1959          * to satisfy here.
1960          */
1961         rcu_read_lock();
1962         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1963         if (sd)
1964                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1965         rcu_read_unlock();
1966
1967         /*
1968          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1969          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1970          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1971          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1972          */
1973         if (unlikely(!sd)) {
1974                 sched_setnuma(p, task_node(p));
1975                 return -EINVAL;
1976         }
1977
1978         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1979         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1980         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1981         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1982         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
1983         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1984         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1985         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
1986
1987         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1988         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1989
1990         /*
1991          * Look at other nodes in these cases:
1992          * - there is no space available on the preferred_nid
1993          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1994          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1995          *   we need to check other locations.
1996          */
1997         ng = deref_curr_numa_group(p);
1998         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
1999                 for_each_online_node(nid) {
2000                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
2001                                 continue;
2002
2003                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2004                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
2005                                                 dist != env.dist) {
2006                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2007                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2008                         }
2009
2010                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2011                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2012                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2013                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2014                                 continue;
2015
2016                         env.dist = dist;
2017                         env.dst_nid = nid;
2018                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2019                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2020                 }
2021         }
2022
2023         /*
2024          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2025          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2026          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2027          * settle down.
2028          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2029          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2030          */
2031         if (ng) {
2032                 if (env.best_cpu == -1)
2033                         nid = env.src_nid;
2034                 else
2035                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2036
2037                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2038                         sched_setnuma(p, nid);
2039         }
2040
2041         /* No better CPU than the current one was found. */
2042         if (env.best_cpu == -1) {
2043                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2044                 return -EAGAIN;
2045         }
2046
2047         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2048         if (env.best_task == NULL) {
2049                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2050                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2051                 if (ret != 0)
2052                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2053                 return ret;
2054         }
2055
2056         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2057         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2058
2059         if (ret != 0)
2060                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2061         put_task_struct(env.best_task);
2062         return ret;
2063 }
2064
2065 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2066 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2067 {
2068         unsigned long interval = HZ;
2069
2070         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2071         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2072                 return;
2073
2074         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2075         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2076         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2077
2078         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2079         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2080                 return;
2081
2082         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2083         task_numa_migrate(p);
2084 }
2085
2086 /*
2087  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
2088  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2089  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2090  * located.
2091  */
2092 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2093 {
2094         unsigned long faults, max_faults = 0;
2095         int nid, active_nodes = 0;
2096
2097         for_each_online_node(nid) {
2098                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2099                 if (faults > max_faults)
2100                         max_faults = faults;
2101         }
2102
2103         for_each_online_node(nid) {
2104                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2105                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2106                         active_nodes++;
2107         }
2108
2109         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2110         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2111 }
2112
2113 /*
2114  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2115  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2116  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2117  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2118  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2119  */
2120 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2121 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2122
2123 /*
2124  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2125  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2126  * the page accesses are shared with other processes.
2127  * Otherwise, decrease the scan period.
2128  */
2129 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2130                         unsigned long shared, unsigned long private)
2131 {
2132         unsigned int period_slot;
2133         int lr_ratio, ps_ratio;
2134         int diff;
2135
2136         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2137         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2138
2139         /*
2140          * If there were no record hinting faults then either the task is
2141          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
2142          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2143          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2144          * node is overloaded. In either case, scan slower
2145          */
2146         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2147                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2148                         p->numa_scan_period << 1);
2149
2150                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2151                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2152
2153                 return;
2154         }
2155
2156         /*
2157          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2158          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2159          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2160          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2161          */
2162         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2163         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2164         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2165
2166         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2167                 /*
2168                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2169                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2170                  */
2171                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2172                 if (!slot)
2173                         slot = 1;
2174                 diff = slot * period_slot;
2175         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2176                 /*
2177                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2178                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2179                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2180                  */
2181                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2182                 if (!slot)
2183                         slot = 1;
2184                 diff = slot * period_slot;
2185         } else {
2186                 /*
2187                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2188                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2189                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2190                  */
2191                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2192                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2193         }
2194
2195         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2196                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2197         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2198 }
2199
2200 /*
2201  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2202  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2203  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2204  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2205  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2206  */
2207 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2208 {
2209         u64 runtime, delta, now;
2210         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2211         now = p->se.exec_start;
2212         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2213
2214         if (p->last_task_numa_placement) {
2215                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2216                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2217
2218                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2219                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2220                         *period = 0;
2221         } else {
2222                 delta = p->se.avg.load_sum;
2223                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2224         }
2225
2226         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2227         p->last_task_numa_placement = now;
2228
2229         return delta;
2230 }
2231
2232 /*
2233  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2234  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2235  * otherwise workloads might not converge.
2236  */
2237 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2238 {
2239         nodemask_t nodes;
2240         int dist;
2241
2242         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2243         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2244                 return nid;
2245
2246         /*
2247          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2248          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2249          * both the node itself, and on nearby nodes.
2250          */
2251         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2252                 unsigned long score, max_score = 0;
2253                 int node, max_node = nid;
2254
2255                 dist = sched_max_numa_distance;
2256
2257                 for_each_online_node(node) {
2258                         score = group_weight(p, node, dist);
2259                         if (score > max_score) {
2260                                 max_score = score;
2261                                 max_node = node;
2262                         }
2263                 }
2264                 return max_node;
2265         }
2266
2267         /*
2268          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2269          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2270          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2271          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2272          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2273          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2274          * keep the complexity of the search down.
2275          */
2276         nodes = node_online_map;
2277         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2278                 unsigned long max_faults = 0;
2279                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2280                 int a, b;
2281
2282                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2283                 if (!find_numa_distance(dist))
2284                         continue;
2285
2286                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2287                         unsigned long faults = 0;
2288                         nodemask_t this_group;
2289                         nodes_clear(this_group);
2290
2291                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2292                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2293                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2294                                         faults += group_faults(p, b);
2295                                         node_set(b, this_group);
2296                                         node_clear(b, nodes);
2297                                 }
2298                         }
2299
2300                         /* Remember the top group. */
2301                         if (faults > max_faults) {
2302                                 max_faults = faults;
2303                                 max_group = this_group;
2304                                 /*
2305                                  * subtle: at the smallest distance there is
2306                                  * just one node left in each "group", the
2307                                  * winner is the preferred nid.
2308                                  */
2309                                 nid = a;
2310                         }
2311                 }
2312                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2313                 if (!max_faults)
2314                         break;
2315                 nodes = max_group;
2316         }
2317         return nid;
2318 }
2319
2320 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2321 {
2322         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2323         unsigned long max_faults = 0;
2324         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2325         unsigned long total_faults;
2326         u64 runtime, period;
2327         spinlock_t *group_lock = NULL;
2328         struct numa_group *ng;
2329
2330         /*
2331          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2332          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2333          * that the field is read in a single access:
2334          */
2335         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2336         if (p->numa_scan_seq == seq)
2337                 return;
2338         p->numa_scan_seq = seq;
2339         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2340
2341         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2342                        p->numa_faults_locality[1];
2343         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2344
2345         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2346         ng = deref_curr_numa_group(p);
2347         if (ng) {
2348                 group_lock = &ng->lock;
2349                 spin_lock_irq(group_lock);
2350         }
2351
2352         /* Find the node with the highest number of faults */
2353         for_each_online_node(nid) {
2354                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2355                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2356                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2357                 int priv;
2358
2359                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2360                         long diff, f_diff, f_weight;
2361
2362                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2363                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2364                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2365                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2366
2367                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2368                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2369                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2370                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2371
2372                         /*
2373                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2374                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2375                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2376                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2377                          * faults are less important.
2378                          */
2379                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2380                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2381                                    (total_faults + 1);
2382                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2383                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2384
2385                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2386                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2387                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2388                         p->total_numa_faults += diff;
2389                         if (ng) {
2390                                 /*
2391                                  * safe because we can only change our own group
2392                                  *
2393                                  * mem_idx represents the offset for a given
2394                                  * nid and priv in a specific region because it
2395                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2396                                  */
2397                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2398                                 ng->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2399                                 ng->total_faults += diff;
2400                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2401                         }
2402                 }
2403
2404                 if (!ng) {
2405                         if (faults > max_faults) {
2406                                 max_faults = faults;
2407                                 max_nid = nid;
2408                         }
2409                 } else if (group_faults > max_faults) {
2410                         max_faults = group_faults;
2411                         max_nid = nid;
2412                 }
2413         }
2414
2415         if (ng) {
2416                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2417                 spin_unlock_irq(group_lock);
2418                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2419         }
2420
2421         if (max_faults) {
2422                 /* Set the new preferred node */
2423                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2424                         sched_setnuma(p, max_nid);
2425         }
2426
2427         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2428 }
2429
2430 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2431 {
2432         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2433 }
2434
2435 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2436 {
2437         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2438                 kfree_rcu(grp, rcu);
2439 }
2440
2441 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2442                         int *priv)
2443 {
2444         struct numa_group *grp, *my_grp;
2445         struct task_struct *tsk;
2446         bool join = false;
2447         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2448         int i;
2449
2450         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2451                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2452                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2453
2454                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2455                 if (!grp)
2456                         return;
2457
2458                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2459                 grp->active_nodes = 1;
2460                 grp->max_faults_cpu = 0;
2461                 spin_lock_init(&grp->lock);
2462                 grp->gid = p->pid;
2463                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2464                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2465                                                 nr_node_ids;
2466
2467                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2468                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2469
2470                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2471
2472                 grp->nr_tasks++;
2473                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2474         }
2475
2476         rcu_read_lock();
2477         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2478
2479         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2480                 goto no_join;
2481
2482         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2483         if (!grp)
2484                 goto no_join;
2485
2486         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2487         if (grp == my_grp)
2488                 goto no_join;
2489
2490         /*
2491          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2492          * the other task will join us.
2493          */
2494         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2495                 goto no_join;
2496
2497         /*
2498          * Tie-break on the grp address.
2499          */
2500         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2501                 goto no_join;
2502
2503         /* Always join threads in the same process. */
2504         if (tsk->mm == current->mm)
2505                 join = true;
2506
2507         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2508         if (flags & TNF_SHARED)
2509                 join = true;
2510
2511         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2512         *priv = !join;
2513
2514         if (join && !get_numa_group(grp))
2515                 goto no_join;
2516
2517         rcu_read_unlock();
2518
2519         if (!join)
2520                 return;
2521
2522         BUG_ON(irqs_disabled());
2523         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2524
2525         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2526                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2527                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2528         }
2529         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2530         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2531
2532         my_grp->nr_tasks--;
2533         grp->nr_tasks++;
2534
2535         spin_unlock(&my_grp->lock);
2536         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2537
2538         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2539
2540         put_numa_group(my_grp);
2541         return;
2542
2543 no_join:
2544         rcu_read_unlock();
2545         return;
2546 }
2547
2548 /*
2549  * Get rid of NUMA statistics associated with a task (either current or dead).
2550  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2551  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2552  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2553  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2554  */
2555 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2556 {
2557         /* safe: p either is current or is being freed by current */
2558         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
2559         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2560         unsigned long flags;
2561         int i;
2562
2563         if (!numa_faults)
2564                 return;
2565
2566         if (grp) {
2567                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2568                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2569                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2570                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2571
2572                 grp->nr_tasks--;
2573                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2574                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2575                 put_numa_group(grp);
2576         }
2577
2578         if (final) {
2579                 p->numa_faults = NULL;
2580                 kfree(numa_faults);
2581         } else {
2582                 p->total_numa_faults = 0;
2583                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2584                         numa_faults[i] = 0;
2585         }
2586 }
2587
2588 /*
2589  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2590  */
2591 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2592 {
2593         struct task_struct *p = current;
2594         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2595         int cpu_node = task_node(current);
2596         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2597         struct numa_group *ng;
2598         int priv;
2599
2600         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2601                 return;
2602
2603         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2604         if (!p->mm)
2605                 return;
2606
2607         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2608         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2609                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2610                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2611
2612                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2613                 if (!p->numa_faults)
2614                         return;
2615
2616                 p->total_numa_faults = 0;
2617                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2618         }
2619
2620         /*
2621          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2622          * to be private if the accessing pid has not changed
2623          */
2624         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2625                 priv = 1;
2626         } else {
2627                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2628                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2629                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2630         }
2631
2632         /*
2633          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2634          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2635          * actively using should be counted as local. This allows the
2636          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2637          */
2638         ng = deref_curr_numa_group(p);
2639         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2640                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2641                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2642                 local = 1;
2643
2644         /*
2645          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2646          * previously failed, or the scheduler moved us.
2647          */
2648         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2649                 task_numa_placement(p);
2650                 numa_migrate_preferred(p);
2651         }
2652
2653         if (migrated)
2654                 p->numa_pages_migrated += pages;
2655         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2656                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2657
2658         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2659         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2660         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2661 }
2662
2663 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2664 {
2665         /*
2666          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2667          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2668          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2669          * much of an issue though, since this is just used for
2670          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2671          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2672          */
2673         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2674         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2675 }
2676
2677 /*
2678  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2679  * Triggered from task_tick_numa().
2680  */
2681 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
2682 {
2683         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2684         struct task_struct *p = current;
2685         struct mm_struct *mm = p->mm;
2686         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2687         struct vm_area_struct *vma;
2688         unsigned long start, end;
2689         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2690         long pages, virtpages;
2691
2692         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2693
2694         work->next = work;
2695         /*
2696          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2697          *
2698          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2699          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2700          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2701          * work.
2702          */
2703         if (p->flags & PF_EXITING)
2704                 return;
2705
2706         if (!mm->numa_next_scan) {
2707                 mm->numa_next_scan = now +
2708                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2709         }
2710
2711         /*
2712          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2713          */
2714         migrate = mm->numa_next_scan;
2715         if (time_before(now, migrate))
2716                 return;
2717
2718         if (p->numa_scan_period == 0) {
2719                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2720                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2721         }
2722
2723         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2724         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2725                 return;
2726
2727         /*
2728          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2729          * the next time around.
2730          */
2731         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2732
2733         start = mm->numa_scan_offset;
2734         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2735         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2736         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2737         if (!pages)
2738                 return;
2739
2740
2741         if (!mmap_read_trylock(mm))
2742                 return;
2743         vma = find_vma(mm, start);
2744         if (!vma) {
2745                 reset_ptenuma_scan(p);
2746                 start = 0;
2747                 vma = mm->mmap;
2748         }
2749         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2750                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2751                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2752                         continue;
2753                 }
2754
2755                 /*
2756                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2757                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2758                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2759                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2760                  */
2761                 if (!vma->vm_mm ||
2762                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2763                         continue;
2764
2765                 /*
2766                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2767                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2768                  */
2769                 if (!vma_is_accessible(vma))
2770                         continue;
2771
2772                 do {
2773                         start = max(start, vma->vm_start);
2774                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2775                         end = min(end, vma->vm_end);
2776                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2777
2778                         /*
2779                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2780                          * hpages that have at least one present PTE that
2781                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2782                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2783                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2784                          * areas faster.
2785                          */
2786                         if (nr_pte_updates)
2787                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2788                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2789
2790                         start = end;
2791                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2792                                 goto out;
2793
2794                         cond_resched();
2795                 } while (end != vma->vm_end);
2796         }
2797
2798 out:
2799         /*
2800          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2801          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2802          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2803          * scanner to the start so check it now.
2804          */
2805         if (vma)
2806                 mm->numa_scan_offset = start;
2807         else
2808                 reset_ptenuma_scan(p);
2809         mmap_read_unlock(mm);
2810
2811         /*
2812          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2813          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2814          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2815          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2816          */
2817         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2818                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2819                 p->node_stamp += 32 * diff;
2820         }
2821 }
2822
2823 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
2824 {
2825         int mm_users = 0;
2826         struct mm_struct *mm = p->mm;
2827
2828         if (mm) {
2829                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
2830                 if (mm_users == 1) {
2831                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2832                         mm->numa_scan_seq = 0;
2833                 }
2834         }
2835         p->node_stamp                   = 0;
2836         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
2837         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
2838         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
2839         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
2840         p->numa_faults                  = NULL;
2841         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2842         p->last_task_numa_placement     = 0;
2843         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
2844
2845         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
2846
2847         /* New address space, reset the preferred nid */
2848         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
2849                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
2850                 return;
2851         }
2852
2853         /*
2854          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
2855          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
2856          */
2857         if (mm) {
2858                 unsigned int delay;
2859
2860                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
2861                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
2862                 delay += 2 * TICK_NSEC;
2863                 p->node_stamp = delay;
2864         }
2865 }
2866
2867 /*
2868  * Drive the periodic memory faults..
2869  */
2870 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2871 {
2872         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2873         u64 period, now;
2874
2875         /*
2876          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2877          */
2878         if ((curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
2879                 return;
2880
2881         /*
2882          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2883          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2884          * task needs to have done some actual work before we bother with
2885          * NUMA placement.
2886          */
2887         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2888         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2889
2890         if (now > curr->node_stamp + period) {
2891                 if (!curr->node_stamp)
2892                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2893                 curr->node_stamp += period;
2894
2895                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
2896                         task_work_add(curr, work, TWA_RESUME);
2897         }
2898 }
2899
2900 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2901 {
2902         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2903         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2904
2905         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2906                 return;
2907
2908         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2909                 return;
2910
2911         if (src_nid == dst_nid)
2912                 return;
2913
2914         /*
2915          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2916          * has completed. This is most likely due to a new task that
2917          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2918          */
2919         if (p->numa_scan_seq) {
2920                 /*
2921                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2922                  * node or if the task was not previously running on
2923                  * the preferred node.
2924                  */
2925                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2926                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
2927                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
2928                         return;
2929         }
2930
2931         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2932 }
2933
2934 #else
2935 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2936 {
2937 }
2938
2939 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2940 {
2941 }
2942
2943 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2944 {
2945 }
2946
2947 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2948 {
2949 }
2950
2951 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2952
2953 static void
2954 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2955 {
2956         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2957 #ifdef CONFIG_SMP
2958         if (entity_is_task(se)) {
2959                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2960
2961                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2962                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2963         }
2964 #endif
2965         cfs_rq->nr_running++;
2966 }
2967
2968 static void
2969 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2970 {
2971         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2972 #ifdef CONFIG_SMP
2973         if (entity_is_task(se)) {
2974                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2975                 list_del_init(&se->group_node);
2976         }
2977 #endif
2978         cfs_rq->nr_running--;
2979 }
2980
2981 /*
2982  * Signed add and clamp on underflow.
2983  *
2984  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2985  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2986  * values.
2987  */
2988 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2989         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2990         typeof(_val) val = (_val);                              \
2991         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2992                                                                 \
2993         res = var + val;                                        \
2994                                                                 \
2995         if (val < 0 && res > var)                               \
2996                 res = 0;                                        \
2997                                                                 \
2998         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2999 } while (0)
3000
3001 /*
3002  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3003  *
3004  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3005  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3006  * values.
3007  */
3008 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3009         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3010         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3011         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3012         res = var - val;                                        \
3013         if (res > var)                                          \
3014                 res = 0;                                        \
3015         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3016 } while (0)
3017
3018 /*
3019  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3020  *
3021  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3022  * and is thus optimized for local variable updates.
3023  */
3024 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3025         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3026         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3027 } while (0)
3028
3029 #ifdef CONFIG_SMP
3030 static inline void
3031 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3032 {
3033         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3034         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3035 }
3036
3037 static inline void
3038 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3039 {
3040         u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3041         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3042         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * divider;
3043 }
3044 #else
3045 static inline void
3046 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3047 static inline void
3048 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3049 #endif
3050
3051 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3052                             unsigned long weight)
3053 {
3054         if (se->on_rq) {
3055                 /* commit outstanding execution time */
3056                 if (cfs_rq->curr == se)
3057                         update_curr(cfs_rq);
3058                 update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3059         }
3060         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3061
3062         update_load_set(&se->load, weight);
3063
3064 #ifdef CONFIG_SMP
3065         do {
3066                 u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3067
3068                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3069         } while (0);
3070 #endif
3071
3072         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3073         if (se->on_rq)
3074                 update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3075
3076 }
3077
3078 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
3079 {
3080         struct sched_entity *se = &p->se;
3081         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3082         struct load_weight *load = &se->load;
3083         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
3084
3085         reweight_entity(cfs_rq, se, weight);
3086         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
3087 }
3088
3089 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3090 #ifdef CONFIG_SMP
3091 /*
3092  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3093  * global sum we all love to hate.
3094  *
3095  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3096  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3097  *
3098  *                     tg->weight * grq->load.weight
3099  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3100  *                       \Sum grq->load.weight
3101  *
3102  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3103  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3104  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3105  *
3106  * So instead of the above, we substitute:
3107  *
3108  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3109  *
3110  * which yields the following:
3111  *
3112  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3113  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3114  *                             tg->load_avg
3115  *
3116  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3117  *
3118  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3119  *
3120  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3121  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3122  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3123  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3124  * yielding bad latency etc..
3125  *
3126  * Now, in that special case (1) reduces to:
3127  *
3128  *                     tg->weight * grq->load.weight
3129  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3130  *                         grp->load.weight
3131  *
3132  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3133  *
3134  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3135  * UP case, like:
3136  *
3137  *   ge->load.weight =
3138  *
3139  *              tg->weight * grq->load.weight
3140  *     ---------------------------------------------------         (5)
3141  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
3142  *
3143  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
3144  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
3145  *
3146  *
3147  *                     tg->weight * grq->load.weight
3148  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
3149  *                             tg_load_avg'
3150  *
3151  * Where:
3152  *
3153  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
3154  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
3155  *
3156  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3157  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3158  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3159  *
3160  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3161  *
3162  * hence icky!
3163  */
3164 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3165 {
3166         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3167         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3168
3169         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3170
3171         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3172
3173         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3174
3175         /* Ensure tg_weight >= load */
3176         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3177         tg_weight += load;
3178
3179         shares = (tg_shares * load);
3180         if (tg_weight)
3181                 shares /= tg_weight;
3182
3183         /*
3184          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3185          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3186          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3187          * the group on a CPU.
3188          *
3189          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3190          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3191          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3192          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3193          * instead of 0.
3194          */
3195         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3196 }
3197 #endif /* CONFIG_SMP */
3198
3199 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3200
3201 /*
3202  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3203  * runqueue.
3204  */
3205 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3206 {
3207         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3208         long shares;
3209
3210         if (!gcfs_rq)
3211                 return;
3212
3213         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3214                 return;
3215
3216 #ifndef CONFIG_SMP
3217         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3218
3219         if (likely(se->load.weight == shares))
3220                 return;
3221 #else
3222         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3223 #endif
3224
3225         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
3226 }
3227
3228 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3229 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3230 {
3231 }
3232 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3233
3234 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3235 {
3236         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3237
3238         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3239                 /*
3240                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3241                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3242                  * a real problem.
3243                  *
3244                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3245                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3246                  * number include things like RT tasks.
3247                  *
3248                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3249                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3250                  *
3251                  * See cpu_util().
3252                  */
3253                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3254         }
3255 }
3256
3257 #ifdef CONFIG_SMP
3258 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3259 /*
3260  * Because list_add_leaf_cfs_rq always places a child cfs_rq on the list
3261  * immediately before a parent cfs_rq, and cfs_rqs are removed from the list
3262  * bottom-up, we only have to test whether the cfs_rq before us on the list
3263  * is our child.
3264  * If cfs_rq is not on the list, test whether a child needs its to be added to
3265  * connect a branch to the tree  * (see list_add_leaf_cfs_rq() for details).
3266  */
3267 static inline bool child_cfs_rq_on_list(struct cfs_rq *cfs_rq)
3268 {
3269         struct cfs_rq *prev_cfs_rq;
3270         struct list_head *prev;
3271
3272         if (cfs_rq->on_list) {
3273                 prev = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
3274         } else {
3275                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3276
3277                 prev = rq->tmp_alone_branch;
3278         }
3279
3280         prev_cfs_rq = container_of(prev, struct cfs_rq, leaf_cfs_rq_list);
3281
3282         return (prev_cfs_rq->tg->parent == cfs_rq->tg);
3283 }
3284
3285 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
3286 {
3287         if (cfs_rq->load.weight)
3288                 return false;
3289
3290         if (cfs_rq->avg.load_sum)
3291                 return false;
3292
3293         if (cfs_rq->avg.util_sum)
3294                 return false;
3295
3296         if (cfs_rq->avg.runnable_sum)
3297                 return false;
3298
3299         if (child_cfs_rq_on_list(cfs_rq))
3300                 return false;
3301
3302         /*
3303          * _avg must be null when _sum are null because _avg = _sum / divider
3304          * Make sure that rounding and/or propagation of PELT values never
3305          * break this.
3306          */
3307         SCHED_WARN_ON(cfs_rq->avg.load_avg ||
3308                       cfs_rq->avg.util_avg ||
3309                       cfs_rq->avg.runnable_avg);
3310
3311         return true;
3312 }
3313
3314 /**
3315  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3316  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3317  *
3318  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3319  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3320  * considerations.
3321  *
3322  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3323  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3324  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3325  *
3326  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3327  */
3328 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3329 {
3330         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3331
3332         /*
3333          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3334          */
3335         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3336                 return;
3337
3338         if (abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3339                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3340                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3341         }
3342 }
3343
3344 /*
3345  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3346  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3347  * including the state of rq->lock, should be made.
3348  */
3349 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3350                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3351 {
3352         u64 p_last_update_time;
3353         u64 n_last_update_time;
3354
3355         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3356                 return;
3357
3358         /*
3359          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3360          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3361          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3362          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3363          * the wakee more load sounds not bad.
3364          */
3365         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3366                 return;
3367
3368 #ifndef CONFIG_64BIT
3369         {
3370                 u64 p_last_update_time_copy;
3371                 u64 n_last_update_time_copy;
3372
3373                 do {
3374                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3375                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3376
3377                         smp_rmb();
3378
3379                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3380                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3381
3382                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3383                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3384         }
3385 #else
3386         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3387         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3388 #endif
3389         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3390         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3391 }
3392
3393
3394 /*
3395  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3396  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3397  * that for each group:
3398  *
3399  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3400  *
3401  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3402  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3403  *
3404  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
3405  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
3406  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
3407  *
3408  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
3409  *
3410  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3411  *
3412  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3413  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3414  *
3415  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3416  *
3417  * And per (1) we have:
3418  *
3419  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3420  *
3421  * Which gives:
3422  *
3423  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3424  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3425  *                               grq->load.weight
3426  *
3427  * Except that is wrong!
3428  *
3429  * Because while for entities historical weight is not important and we
3430  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3431  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3432  *
3433  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3434  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3435  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3436  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3437  *
3438  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3439  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3440  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3441  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3442  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3443  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3444  *
3445  * So we'll have to approximate.. :/
3446  *
3447  * Given the constraint:
3448  *
3449  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3450  *
3451  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3452  * overlap.
3453  *
3454  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3455  *
3456  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3457  *
3458  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3459  *
3460  */
3461
3462 static inline void
3463 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3464 {
3465         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3466         u32 divider;
3467
3468         /* Nothing to update */
3469         if (!delta)
3470                 return;
3471
3472         /*
3473          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3474          * See ___update_load_avg() for details.
3475          */
3476         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3477
3478         /* Set new sched_entity's utilization */
3479         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3480         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3481
3482         /* Update parent cfs_rq utilization */
3483         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3484         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * divider;
3485 }
3486
3487 static inline void
3488 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3489 {
3490         long delta = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
3491         u32 divider;
3492
3493         /* Nothing to update */
3494         if (!delta)
3495                 return;
3496
3497         /*
3498          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3499          * See ___update_load_avg() for details.
3500          */
3501         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3502
3503         /* Set new sched_entity's runnable */
3504         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
3505         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3506
3507         /* Update parent cfs_rq runnable */
3508         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta);
3509         cfs_rq->avg.runnable_sum = cfs_rq->avg.runnable_avg * divider;
3510 }
3511
3512 static inline void
3513 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3514 {
3515         long delta, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3516         unsigned long load_avg;
3517         u64 load_sum = 0;
3518         u32 divider;
3519
3520         if (!runnable_sum)
3521                 return;
3522
3523         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3524
3525         /*
3526          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3527          * See ___update_load_avg() for details.
3528          */
3529         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3530
3531         if (runnable_sum >= 0) {
3532                 /*
3533                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3534                  * the CPU is saturated running == runnable.
3535                  */
3536                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3537                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
3538         } else {
3539                 /*
3540                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3541                  * assuming all tasks are equally runnable.
3542                  */
3543                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3544                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3545                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3546                 }
3547
3548                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3549                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3550         }
3551
3552         /*
3553          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3554          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3555          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3556          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3557          */
3558         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3559         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3560
3561         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3562         load_avg = div_s64(load_sum, divider);
3563
3564         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3565
3566         delta = load_avg - se->avg.load_avg;
3567         if (!delta)
3568                 return;
3569
3570         se->avg.load_avg = load_avg;
3571
3572         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta);
3573         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * divider;
3574 }
3575
3576 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3577 {
3578         cfs_rq->propagate = 1;
3579         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3580 }
3581
3582 /* Update task and its cfs_rq load average */
3583 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3584 {
3585         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3586
3587         if (entity_is_task(se))
3588                 return 0;
3589
3590         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3591         if (!gcfs_rq->propagate)
3592                 return 0;
3593
3594         gcfs_rq->propagate = 0;
3595
3596         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3597
3598         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3599
3600         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3601         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3602         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3603
3604         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3605         trace_pelt_se_tp(se);
3606
3607         return 1;
3608 }
3609
3610 /*
3611  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3612  * group_entity:
3613  */
3614 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3615 {
3616         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3617
3618         /*
3619          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3620          * decay it:
3621          */
3622         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3623                 return false;
3624
3625         /*
3626          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3627          * the utilization of the sched_entity:
3628          */
3629         if (gcfs_rq->propagate)
3630                 return false;
3631
3632         /*
3633          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3634          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3635          * waste of time to try to decay it:
3636          */
3637         return true;
3638 }
3639
3640 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3641
3642 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3643
3644 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3645 {
3646         return 0;
3647 }
3648
3649 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3650
3651 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3652
3653 /**
3654  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3655  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3656  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3657  *
3658  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3659  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3660  * post_init_entity_util_avg().
3661  *
3662  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3663  *
3664  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3665  *
3666  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3667  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3668  */
3669 static inline int
3670 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3671 {
3672         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
3673         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3674         int decayed = 0;
3675
3676         if (cfs_rq->removed.nr) {
3677                 unsigned long r;
3678                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3679
3680                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3681                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3682                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3683                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
3684                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3685                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3686
3687                 r = removed_load;
3688                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3689                 sa->load_sum = sa->load_avg * divider;
3690
3691                 r = removed_util;
3692                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3693                 sa->util_sum = sa->util_avg * divider;
3694
3695                 r = removed_runnable;
3696                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
3697                 sa->runnable_sum = sa->runnable_avg * divider;
3698
3699                 /*
3700                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
3701                  * can use it to estimate removed_load_sum.
3702                  */
3703                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
3704                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
3705
3706                 decayed = 1;
3707         }
3708
3709         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3710
3711 #ifndef CONFIG_64BIT
3712         smp_wmb();
3713         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3714 #endif
3715
3716         return decayed;
3717 }
3718
3719 /**
3720  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3721  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3722  * @se: sched_entity to attach
3723  *
3724  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3725  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3726  */
3727 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3728 {
3729         /*
3730          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3731          * See ___update_load_avg() for details.
3732          */
3733         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3734
3735         /*
3736          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3737          * window because without that, really weird and wonderful things can
3738          * happen.
3739          *
3740          * XXX illustrate
3741          */
3742         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3743         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3744
3745         /*
3746          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3747          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3748          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3749          * _sum a little.
3750          */
3751         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3752
3753         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3754
3755         se->avg.load_sum = divider;
3756         if (se_weight(se)) {
3757                 se->avg.load_sum =
3758                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3759         }
3760
3761         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3762         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3763         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3764         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
3765         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
3766
3767         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3768
3769         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3770
3771         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3772 }
3773
3774 /**
3775  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3776  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3777  * @se: sched_entity to detach
3778  *
3779  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3780  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3781  */
3782 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3783 {
3784         /*
3785          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3786          * See ___update_load_avg() for details.
3787          */
3788         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3789
3790         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3791         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3792         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * divider;
3793         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
3794         cfs_rq->avg.runnable_sum = cfs_rq->avg.runnable_avg * divider;
3795
3796         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3797
3798         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3799
3800         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3801 }
3802
3803 /*
3804  * Optional action to be done while updating the load average
3805  */
3806 #define UPDATE_TG       0x1
3807 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3808 #define DO_ATTACH       0x4
3809
3810 /* Update task and its cfs_rq load average */
3811 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3812 {
3813         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
3814         int decayed;
3815
3816         /*
3817          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3818          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3819          */
3820         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3821                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
3822
3823         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3824         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3825
3826         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3827
3828                 /*
3829                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3830                  * !last_update_time means we've passed through
3831                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3832                  *
3833                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3834                  */
3835                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3836                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
3837
3838         } else if (decayed) {
3839                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3840
3841                 if (flags & UPDATE_TG)
3842                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
3843         }
3844 }
3845
3846 #ifndef CONFIG_64BIT
3847 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3848 {
3849         u64 last_update_time_copy;
3850         u64 last_update_time;
3851
3852         do {
3853                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3854                 smp_rmb();
3855                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3856         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3857
3858         return last_update_time;
3859 }
3860 #else
3861 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3862 {
3863         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3864 }
3865 #endif
3866
3867 /*
3868  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3869  * the previous rq.
3870  */
3871 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3872 {
3873         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3874         u64 last_update_time;
3875
3876         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3877         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
3878 }
3879
3880 /*
3881  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3882  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3883  */
3884 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3885 {
3886         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3887         unsigned long flags;
3888
3889         /*
3890          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3891          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3892          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3893          */
3894
3895         sync_entity_load_avg(se);
3896
3897         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3898         ++cfs_rq->removed.nr;
3899         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3900         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3901         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
3902         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3903 }
3904
3905 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3906 {
3907         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
3908 }
3909
3910 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3911 {
3912         return cfs_rq->avg.load_avg;
3913 }
3914
3915 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3916
3917 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3918 {
3919         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3920 }
3921
3922 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3923 {
3924         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3925
3926         return max(ue.ewma, (ue.enqueued & ~UTIL_AVG_UNCHANGED));
3927 }
3928
3929 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3930 {
3931         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3932 }
3933
3934 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
3935 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3936 {
3937         return clamp(task_util_est(p),
3938                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN),
3939                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX));
3940 }
3941 #else
3942 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3943 {
3944         return task_util_est(p);
3945 }
3946 #endif
3947
3948 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3949                                     struct task_struct *p)
3950 {
3951         unsigned int enqueued;
3952
3953         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3954                 return;
3955
3956         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3957         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3958         enqueued += _task_util_est(p);
3959         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3960
3961         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
3962 }
3963
3964 static inline void util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3965                                     struct task_struct *p)
3966 {
3967         unsigned int enqueued;
3968
3969         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3970                 return;
3971
3972         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3973         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3974         enqueued -= min_t(unsigned int, enqueued, _task_util_est(p));
3975         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3976
3977         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
3978 }
3979
3980 #define UTIL_EST_MARGIN (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)
3981
3982 /*
3983  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3984  * based on the observation that:
3985  *
3986  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3987  *
3988  * NOTE: this only works when value + margin < INT_MAX.
3989  */
3990 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3991 {
3992         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3993 }
3994
3995 static inline void util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq,
3996                                    struct task_struct *p,
3997                                    bool task_sleep)
3998 {
3999         long last_ewma_diff, last_enqueued_diff;
4000         struct util_est ue;
4001
4002         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4003                 return;
4004
4005         /*
4006          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
4007          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
4008          */
4009         if (!task_sleep)
4010                 return;
4011
4012         /*
4013          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
4014          * skip the util_est update.
4015          */
4016         ue = p->se.avg.util_est;
4017         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
4018                 return;
4019
4020         last_enqueued_diff = ue.enqueued;
4021
4022         /*
4023          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
4024          * to smooth utilization decreases.
4025          */
4026         ue.enqueued = task_util(p);
4027         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
4028                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
4029                         ue.ewma = ue.enqueued;
4030                         goto done;
4031                 }
4032         }
4033
4034         /*
4035          * Skip update of task's estimated utilization when its members are
4036          * already ~1% close to its last activation value.
4037          */
4038         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
4039         last_enqueued_diff -= ue.enqueued;
4040         if (within_margin(last_ewma_diff, UTIL_EST_MARGIN)) {
4041                 if (!within_margin(last_enqueued_diff, UTIL_EST_MARGIN))
4042                         goto done;
4043
4044                 return;
4045         }
4046
4047         /*
4048          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
4049          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
4050          */
4051         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
4052                 return;
4053
4054         /*
4055          * Update Task's estimated utilization
4056          *
4057          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4058          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
4059          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4060          * Weighted Moving Average (EWMA):
4061          *
4062          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4063          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4064          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4065          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4066          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4067          *
4068          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4069          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4070          */
4071         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4072         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4073         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4074 done:
4075         ue.enqueued |= UTIL_AVG_UNCHANGED;
4076         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4077
4078         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
4079 }
4080
4081 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p, long capacity)
4082 {
4083         return fits_capacity(uclamp_task_util(p), capacity);
4084 }
4085
4086 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
4087 {
4088         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
4089                 return;
4090
4091         if (!p || p->nr_cpus_allowed == 1) {
4092                 rq->misfit_task_load = 0;
4093                 return;
4094         }
4095
4096         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
4097                 rq->misfit_task_load = 0;
4098                 return;
4099         }
4100
4101         /*
4102          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
4103          * task_h_load() returns 0.
4104          */
4105         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
4106 }
4107
4108 #else /* CONFIG_SMP */
4109
4110 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
4111 {
4112         return true;
4113 }
4114
4115 #define UPDATE_TG       0x0
4116 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4117 #define DO_ATTACH       0x0
4118
4119 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4120 {
4121         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4122 }
4123
4124 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4125
4126 static inline void
4127 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4128 static inline void
4129 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4130
4131 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4132 {
4133         return 0;
4134 }
4135
4136 static inline void
4137 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4138
4139 static inline void
4140 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4141
4142 static inline void
4143 util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4144                 bool task_sleep) {}
4145 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
4146
4147 #endif /* CONFIG_SMP */
4148
4149 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4150 {
4151 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4152         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4153
4154         if (d < 0)
4155                 d = -d;
4156
4157         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4158                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4159 #endif
4160 }
4161
4162 static void
4163 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4164 {
4165         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4166
4167         /*
4168          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4169          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4170          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4171          * stays open at the end.
4172          */
4173         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4174                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4175
4176         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4177         if (!initial) {
4178                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
4179
4180                 /*
4181                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4182                  * for a gentler effect of sleepers:
4183                  */
4184                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4185                         thresh >>= 1;
4186
4187                 vruntime -= thresh;
4188         }
4189
4190         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4191         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4192 }
4193
4194 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4195
4196 static inline void check_schedstat_required(void)
4197 {
4198 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4199         if (schedstat_enabled())
4200                 return;
4201
4202         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
4203         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
4204                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
4205                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
4206                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
4207                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
4208                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
4209                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
4210                              "kernel parameter schedstats=enable or "
4211                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
4212         }
4213 #endif
4214 }
4215
4216 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
4217
4218 /*
4219  * MIGRATION
4220  *
4221  *      dequeue
4222  *        update_curr()
4223  *          update_min_vruntime()
4224  *        vruntime -= min_vruntime
4225  *
4226  *      enqueue
4227  *        update_curr()
4228  *          update_min_vruntime()
4229  *        vruntime += min_vruntime
4230  *
4231  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4232  * min_vruntime are up-to-date.
4233  *
4234  * WAKEUP (remote)
4235  *
4236  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4237  *        vruntime -= min_vruntime
4238  *
4239  *      enqueue
4240  *        update_curr()
4241  *          update_min_vruntime()
4242  *        vruntime += min_vruntime
4243  *
4244  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4245  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4246  */
4247
4248 static void
4249 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4250 {
4251         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4252         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4253
4254         /*
4255          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4256          * update_curr().
4257          */
4258         if (renorm && curr)
4259                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4260
4261         update_curr(cfs_rq);
4262
4263         /*
4264          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4265          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4266          * placed in the past could significantly boost this task to the
4267          * fairness detriment of existing tasks.
4268          */
4269         if (renorm && !curr)
4270                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4271
4272         /*
4273          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4274          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4275          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4276          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4277          *     its group cfs_rq
4278          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4279          */
4280         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4281         se_update_runnable(se);
4282         update_cfs_group(se);
4283         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4284
4285         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4286                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4287
4288         check_schedstat_required();
4289         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
4290         check_spread(cfs_rq, se);
4291         if (!curr)
4292                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4293         se->on_rq = 1;
4294
4295         /*
4296          * When bandwidth control is enabled, cfs might have been removed
4297          * because of a parent been throttled but cfs->nr_running > 1. Try to
4298          * add it unconditionally.
4299          */
4300         if (cfs_rq->nr_running == 1 || cfs_bandwidth_used())
4301                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4302
4303         if (cfs_rq->nr_running == 1)
4304                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4305 }
4306
4307 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4308 {
4309         for_each_sched_entity(se) {
4310                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4311                 if (cfs_rq->last != se)
4312                         break;
4313
4314                 cfs_rq->last = NULL;
4315         }
4316 }
4317
4318 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4319 {
4320         for_each_sched_entity(se) {
4321                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4322                 if (cfs_rq->next != se)
4323                         break;
4324
4325                 cfs_rq->next = NULL;
4326         }
4327 }
4328
4329 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4330 {
4331         for_each_sched_entity(se) {
4332                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4333                 if (cfs_rq->skip != se)
4334                         break;
4335
4336                 cfs_rq->skip = NULL;
4337         }
4338 }
4339
4340 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4341 {
4342         if (cfs_rq->last == se)
4343                 __clear_buddies_last(se);
4344
4345         if (cfs_rq->next == se)
4346                 __clear_buddies_next(se);
4347
4348         if (cfs_rq->skip == se)
4349                 __clear_buddies_skip(se);
4350 }
4351
4352 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4353
4354 static void
4355 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4356 {
4357         /*
4358          * Update run-time statistics of the 'current'.
4359          */
4360         update_curr(cfs_rq);
4361
4362         /*
4363          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4364          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4365          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4366          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4367          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4368          *     of its group cfs_rq.
4369          */
4370         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4371         se_update_runnable(se);
4372
4373         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4374
4375         clear_buddies(cfs_rq, se);
4376
4377         if (se != cfs_rq->curr)
4378                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4379         se->on_rq = 0;
4380         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4381
4382         /*
4383          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4384          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4385          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4386          * can move min_vruntime forward still more.
4387          */
4388         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4389                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4390
4391         /* return excess runtime on last dequeue */
4392         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4393
4394         update_cfs_group(se);
4395
4396         /*
4397          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4398          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4399          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4400          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4401          */
4402         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4403                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4404 }
4405
4406 /*
4407  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4408  */
4409 static void
4410 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4411 {
4412         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4413         struct sched_entity *se;
4414         s64 delta;
4415
4416         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4417         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4418         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4419                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4420                 /*
4421                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4422                  * re-elected due to buddy favours.
4423                  */
4424                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4425                 return;
4426         }
4427
4428         /*
4429          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4430          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4431          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4432          */
4433         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4434                 return;
4435
4436         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4437         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4438
4439         if (delta < 0)
4440                 return;
4441
4442         if (delta > ideal_runtime)
4443                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4444 }
4445
4446 static void
4447 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4448 {
4449         clear_buddies(cfs_rq, se);
4450
4451         /* 'current' is not kept within the tree. */
4452         if (se->on_rq) {
4453                 /*
4454                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4455                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4456                  * runqueue.
4457                  */
4458                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4459                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4460                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4461         }
4462
4463         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4464         cfs_rq->curr = se;
4465
4466         /*
4467          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4468          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4469          * when there are only lesser-weight tasks around):
4470          */
4471         if (schedstat_enabled() &&
4472             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4473                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4474                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4475                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4476         }
4477
4478         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4479 }
4480
4481 static int
4482 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4483
4484 /*
4485  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4486  * 1) keep things fair between processes/task groups
4487  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4488  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4489  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4490  */
4491 static struct sched_entity *
4492 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4493 {
4494         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4495         struct sched_entity *se;
4496
4497         /*
4498          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4499          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4500          */
4501         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4502                 left = curr;
4503
4504         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4505
4506         /*
4507          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4508          * be done without getting too unfair.
4509          */
4510         if (cfs_rq->skip && cfs_rq->skip == se) {
4511                 struct sched_entity *second;
4512
4513                 if (se == curr) {
4514                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4515                 } else {
4516                         second = __pick_next_entity(se);
4517                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4518                                 second = curr;
4519                 }
4520
4521                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4522                         se = second;
4523         }
4524
4525         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1) {
4526                 /*
4527                  * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4528                  */
4529                 se = cfs_rq->next;
4530         } else if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1) {
4531                 /*
4532                  * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4533                  */
4534                 se = cfs_rq->last;
4535         }
4536
4537         return se;
4538 }
4539
4540 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4541
4542 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4543 {
4544         /*
4545          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4546          * was not called and update_curr() has to be done:
4547          */
4548         if (prev->on_rq)
4549                 update_curr(cfs_rq);
4550
4551         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4552         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4553
4554         check_spread(cfs_rq, prev);
4555
4556         if (prev->on_rq) {
4557                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4558                 /* Put 'current' back into the tree. */
4559                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4560                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4561                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4562         }
4563         cfs_rq->curr = NULL;
4564 }
4565
4566 static void
4567 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4568 {
4569         /*
4570          * Update run-time statistics of the 'current'.
4571          */
4572         update_curr(cfs_rq);
4573
4574         /*
4575          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4576          */
4577         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4578         update_cfs_group(curr);
4579
4580 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4581         /*
4582          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4583          * validating it and just reschedule.
4584          */
4585         if (queued) {
4586                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4587                 return;
4588         }
4589         /*
4590          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4591          */
4592         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4593                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4594                 return;
4595 #endif
4596
4597         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4598                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4599 }
4600
4601
4602 /**************************************************
4603  * CFS bandwidth control machinery
4604  */
4605
4606 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4607
4608 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4609 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4610
4611 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4612 {
4613         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4614 }
4615
4616 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4617 {
4618         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4619 }
4620
4621 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4622 {
4623         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4624 }
4625 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4626 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4627 {
4628         return true;
4629 }
4630
4631 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4632 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4633 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4634
4635 /*
4636  * default period for cfs group bandwidth.
4637  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4638  */
4639 static inline u64 default_cfs_period(void)
4640 {
4641         return 100000000ULL;
4642 }
4643
4644 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4645 {
4646         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4647 }
4648
4649 /*
4650  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
4651  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
4652  * around rq->lock.
4653  *
4654  * requires cfs_b->lock
4655  */
4656 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4657 {
4658         if (unlikely(cfs_b->quota == RUNTIME_INF))
4659                 return;
4660
4661         cfs_b->runtime += cfs_b->quota;
4662         cfs_b->runtime = min(cfs_b->runtime, cfs_b->quota + cfs_b->burst);
4663 }
4664
4665 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4666 {
4667         return &tg->cfs_bandwidth;
4668 }
4669
4670 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4671 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4672                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
4673 {
4674         u64 min_amount, amount = 0;
4675
4676         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4677
4678         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4679         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
4680
4681         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4682                 amount = min_amount;
4683         else {
4684                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4685
4686                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4687                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4688                         cfs_b->runtime -= amount;
4689                         cfs_b->idle = 0;
4690                 }
4691         }
4692
4693         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4694
4695         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4696 }
4697
4698 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4699 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4700 {
4701         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4702         int ret;
4703
4704         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4705         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
4706         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4707
4708         return ret;
4709 }
4710
4711 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4712 {
4713         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4714         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4715
4716         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4717                 return;
4718
4719         if (cfs_rq->throttled)
4720                 return;
4721         /*
4722          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4723          * hierarchy can be throttled
4724          */
4725         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4726                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4727 }
4728
4729 static __always_inline
4730 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4731 {
4732         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4733                 return;
4734
4735         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4736 }
4737
4738 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4739 {
4740         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4741 }
4742
4743 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4744 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4745 {
4746         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4747 }
4748
4749 /*
4750  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4751  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4752  * load-balance operations.
4753  */
4754 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4755                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4756 {
4757         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4758
4759         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4760         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4761
4762         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4763                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4764 }
4765
4766 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4767 {
4768         struct rq *rq = data;
4769         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4770
4771         cfs_rq->throttle_count--;
4772         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4773                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4774                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4775
4776                 /* Add cfs_rq with load or one or more already running entities to the list */
4777                 if (!cfs_rq_is_decayed(cfs_rq) || cfs_rq->nr_running)
4778                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4779         }
4780
4781         return 0;
4782 }
4783
4784 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4785 {
4786         struct rq *rq = data;
4787         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4788
4789         /* group is entering throttled state, stop time */
4790         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4791                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4792                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4793         }
4794         cfs_rq->throttle_count++;
4795
4796         return 0;
4797 }
4798
4799 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4800 {
4801         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4802         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4803         struct sched_entity *se;
4804         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
4805
4806         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4807         /* This will start the period timer if necessary */
4808         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
4809                 /*
4810                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
4811                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
4812                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
4813                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
4814                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
4815                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
4816                  */
4817                 dequeue = 0;
4818         } else {
4819                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
4820                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4821         }
4822         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4823
4824         if (!dequeue)
4825                 return false;  /* Throttle no longer required. */
4826
4827         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4828
4829         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4830         rcu_read_lock();
4831         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4832         rcu_read_unlock();
4833
4834         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4835         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4836         for_each_sched_entity(se) {
4837                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4838                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4839                 if (!se->on_rq)
4840                         goto done;
4841
4842                 dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4843
4844                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4845                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4846
4847                 if (qcfs_rq->load.weight) {
4848                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4849                         se = parent_entity(se);
4850                         break;
4851                 }
4852         }
4853
4854         for_each_sched_entity(se) {
4855                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4856                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4857                 if (!se->on_rq)
4858                         goto done;
4859
4860                 update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
4861                 se_update_runnable(se);
4862
4863                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4864                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4865         }
4866
4867         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
4868         sub_nr_running(rq, task_delta);
4869
4870 done:
4871         /*
4872          * Note: distribution will already see us throttled via the
4873          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
4874          */
4875         cfs_rq->throttled = 1;
4876         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4877         return true;
4878 }
4879
4880 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4881 {
4882         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4883         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4884         struct sched_entity *se;
4885         long task_delta, idle_task_delta;
4886
4887         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4888
4889         cfs_rq->throttled = 0;
4890
4891         update_rq_clock(rq);
4892
4893         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4894         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4895         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4896         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4897
4898         /* update hierarchical throttle state */
4899         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4900
4901         if (!cfs_rq->load.weight)
4902                 return;
4903
4904         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4905         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4906         for_each_sched_entity(se) {
4907                 if (se->on_rq)
4908                         break;
4909                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4910                 enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4911
4912                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4913                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4914
4915                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4916                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4917                         goto unthrottle_throttle;
4918         }
4919
4920         for_each_sched_entity(se) {
4921                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4922
4923                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4924                 se_update_runnable(se);
4925
4926                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4927                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4928
4929
4930                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4931                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4932                         goto unthrottle_throttle;
4933
4934                 /*
4935                  * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
4936                  * list. Add it back to not break the leaf list.
4937                  */
4938                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
4939                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4940         }
4941
4942         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
4943         add_nr_running(rq, task_delta);
4944
4945 unthrottle_throttle:
4946         /*
4947          * The cfs_rq_throttled() breaks in the above iteration can result in
4948          * incomplete leaf list maintenance, resulting in triggering the
4949          * assertion below.
4950          */
4951         for_each_sched_entity(se) {
4952                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4953
4954                 if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
4955                         break;
4956         }
4957
4958         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
4959
4960         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4961         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4962                 resched_curr(rq);
4963 }
4964
4965 static void distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4966 {
4967         struct cfs_rq *cfs_rq;
4968         u64 runtime, remaining = 1;
4969
4970         rcu_read_lock();
4971         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4972                                 throttled_list) {
4973                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4974                 struct rq_flags rf;
4975
4976                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
4977                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4978                         goto next;
4979
4980                 /* By the above check, this should never be true */
4981                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
4982
4983                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4984                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4985                 if (runtime > cfs_b->runtime)
4986                         runtime = cfs_b->runtime;
4987                 cfs_b->runtime -= runtime;
4988                 remaining = cfs_b->runtime;
4989                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4990
4991                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4992
4993                 /* we check whether we're throttled above */
4994                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4995                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4996
4997 next:
4998                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
4999
5000                 if (!remaining)
5001                         break;
5002         }
5003         rcu_read_unlock();
5004 }
5005
5006 /*
5007  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
5008  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
5009  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
5010  * used to track this state.
5011  */
5012 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
5013 {
5014         int throttled;
5015
5016         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
5017         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5018                 goto out_deactivate;
5019
5020         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5021         cfs_b->nr_periods += overrun;
5022
5023         /* Refill extra burst quota even if cfs_b->idle */
5024         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
5025
5026         /*
5027          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
5028          * we're going inactive then everything else can be deferred
5029          */
5030         if (cfs_b->idle && !throttled)
5031                 goto out_deactivate;
5032
5033         if (!throttled) {
5034                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
5035                 cfs_b->idle = 1;
5036                 return 0;
5037         }
5038
5039         /* account preceding periods in which throttling occurred */
5040         cfs_b->nr_throttled += overrun;
5041
5042         /*
5043          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
5044          */
5045         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
5046                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5047                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
5048                 distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5049                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5050
5051                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5052         }
5053
5054         /*
5055          * While we are ensured activity in the period following an
5056          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
5057          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
5058          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
5059          */
5060         cfs_b->idle = 0;
5061
5062         return 0;
5063
5064 out_deactivate:
5065         return 1;
5066 }
5067
5068 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
5069 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
5070 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
5071 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
5072 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
5073 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
5074
5075 /*
5076  * Are we near the end of the current quota period?
5077  *
5078  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
5079  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
5080  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
5081  */
5082 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
5083 {
5084         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
5085         s64 remaining;
5086
5087         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
5088         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
5089                 return 1;
5090
5091         /* is a quota refresh about to occur? */
5092         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
5093         if (remaining < (s64)min_expire)
5094                 return 1;
5095
5096         return 0;
5097 }
5098
5099 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5100 {
5101         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
5102
5103         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
5104         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
5105                 return;
5106
5107         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
5108         if (cfs_b->slack_started)
5109                 return;
5110         cfs_b->slack_started = true;
5111
5112         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
5113                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
5114                         HRTIMER_MODE_REL);
5115 }
5116
5117 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
5118 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5119 {
5120         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5121         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
5122
5123         if (slack_runtime <= 0)
5124                 return;
5125
5126         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5127         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
5128                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5129
5130                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5131                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5132                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5133                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5134         }
5135         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5136
5137         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5138         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5139 }
5140
5141 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5142 {
5143         if (!cfs_bandwidth_used())
5144                 return;
5145
5146         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5147                 return;
5148
5149         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5150 }
5151
5152 /*
5153  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5154  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5155  */
5156 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5157 {
5158         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5159         unsigned long flags;
5160
5161         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5162         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5163         cfs_b->slack_started = false;
5164
5165         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5166                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5167                 return;
5168         }
5169
5170         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5171                 runtime = cfs_b->runtime;
5172
5173         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5174
5175         if (!runtime)
5176                 return;
5177
5178         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5179 }
5180
5181 /*
5182  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5183  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5184  * runtime as update_curr() throttling can not trigger until it's on-rq.
5185  */
5186 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5187 {
5188         if (!cfs_bandwidth_used())
5189                 return;
5190
5191         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5192         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5193                 return;
5194
5195         /* ensure the group is not already throttled */
5196         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5197                 return;
5198
5199         /* update runtime allocation */
5200         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5201         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5202                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5203 }
5204
5205 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5206 {
5207         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5208
5209         if (!cfs_bandwidth_used())
5210                 return;
5211
5212         if (!tg->parent)
5213                 return;
5214
5215         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5216         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5217
5218         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5219         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
5220 }
5221
5222 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5223 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5224 {
5225         if (!cfs_bandwidth_used())
5226                 return false;
5227
5228         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5229                 return false;
5230
5231         /*
5232          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5233          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5234          */
5235         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5236                 return true;
5237
5238         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5239 }
5240
5241 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5242 {
5243         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5244                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5245
5246         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5247
5248         return HRTIMER_NORESTART;
5249 }
5250
5251 extern const u64 max_cfs_quota_period;
5252
5253 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5254 {
5255         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5256                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5257         unsigned long flags;
5258         int overrun;
5259         int idle = 0;
5260         int count = 0;
5261
5262         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5263         for (;;) {
5264                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5265                 if (!overrun)
5266                         break;
5267
5268                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
5269
5270                 if (++count > 3) {
5271                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
5272
5273                         /*
5274                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
5275                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
5276                          * to fail.
5277                          */
5278                         new = old * 2;
5279                         if (new < max_cfs_quota_period) {
5280                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
5281                                 cfs_b->quota *= 2;
5282                                 cfs_b->burst *= 2;
5283
5284                                 pr_warn_ratelimited(
5285         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5286                                         smp_processor_id(),
5287                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
5288                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5289                         } else {
5290                                 pr_warn_ratelimited(
5291         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5292                                         smp_processor_id(),
5293                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
5294                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5295                         }
5296
5297                         /* reset count so we don't come right back in here */
5298                         count = 0;
5299                 }
5300         }
5301         if (idle)
5302                 cfs_b->period_active = 0;
5303         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5304
5305         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5306 }
5307
5308 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5309 {
5310         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5311         cfs_b->runtime = 0;
5312         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5313         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5314         cfs_b->burst = 0;
5315
5316         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5317         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5318         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5319         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5320         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5321         cfs_b->slack_started = false;
5322 }
5323
5324 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5325 {
5326         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5327         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5328 }
5329
5330 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5331 {
5332         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5333
5334         if (cfs_b->period_active)
5335                 return;
5336
5337         cfs_b->period_active = 1;
5338         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5339         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5340 }
5341
5342 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5343 {
5344         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5345         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5346                 return;
5347
5348         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5349         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5350 }
5351
5352 /*
5353  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5354  *
5355  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5356  * bits doesn't do much.
5357  */
5358
5359 /* cpu online callback */
5360 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5361 {
5362         struct task_group *tg;
5363
5364         lockdep_assert_rq_held(rq);
5365
5366         rcu_read_lock();
5367         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5368                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5369                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5370
5371                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5372                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5373                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5374         }
5375         rcu_read_unlock();
5376 }
5377
5378 /* cpu offline callback */
5379 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5380 {
5381         struct task_group *tg;
5382
5383         lockdep_assert_rq_held(rq);
5384
5385         rcu_read_lock();
5386         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5387                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5388
5389                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5390                         continue;
5391
5392                 /*
5393                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5394                  * there's some valid quota amount
5395                  */
5396                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5397                 /*
5398                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5399                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5400                  */
5401                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5402
5403                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5404                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5405         }
5406         rcu_read_unlock();
5407 }
5408
5409 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5410
5411 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5412 {
5413         return false;
5414 }
5415
5416 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5417 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5418 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5419 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5420 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5421
5422 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5423 {
5424         return 0;
5425 }
5426
5427 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5428 {
5429         return 0;
5430 }
5431
5432 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5433                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5434 {
5435         return 0;
5436 }
5437
5438 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5439
5440 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5441 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5442 #endif
5443
5444 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5445 {
5446         return NULL;
5447 }
5448 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5449 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5450 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5451
5452 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5453
5454 /**************************************************
5455  * CFS operations on tasks:
5456  */
5457
5458 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5459 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5460 {
5461         struct sched_entity *se = &p->se;
5462         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5463
5464         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5465
5466         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5467                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5468                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5469                 s64 delta = slice - ran;
5470
5471                 if (delta < 0) {
5472                         if (task_current(rq, p))
5473                                 resched_curr(rq);
5474                         return;
5475                 }
5476                 hrtick_start(rq, delta);
5477         }
5478 }
5479
5480 /*
5481  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5482  * current task is from our class and nr_running is low enough
5483  * to matter.
5484  */
5485 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5486 {
5487         struct task_struct *curr = rq->curr;
5488
5489         if (!hrtick_enabled_fair(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5490                 return;
5491
5492         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5493                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5494 }
5495 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5496 static inline void
5497 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5498 {
5499 }
5500
5501 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5502 {
5503 }
5504 #endif
5505
5506 #ifdef CONFIG_SMP
5507 static inline unsigned long cpu_util(int cpu);
5508
5509 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5510 {
5511         return !fits_capacity(cpu_util(cpu), capacity_of(cpu));
5512 }
5513
5514 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5515 {
5516         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
5517                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5518                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
5519         }
5520 }
5521 #else
5522 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5523 #endif
5524
5525 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
5526 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
5527 {
5528         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
5529                         rq->nr_running);
5530 }
5531
5532 #ifdef CONFIG_SMP
5533 static int sched_idle_cpu(int cpu)
5534 {
5535         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
5536 }
5537 #endif
5538
5539 /*
5540  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5541  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5542  * then put the task into the rbtree:
5543  */
5544 static void
5545 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5546 {
5547         struct cfs_rq *cfs_rq;
5548         struct sched_entity *se = &p->se;
5549         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5550         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
5551
5552         /*
5553          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5554          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5555          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5556          * estimated utilization, before we update schedutil.
5557          */
5558         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5559
5560         /*
5561          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5562          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5563          * passed.
5564          */
5565         if (p->in_iowait)
5566                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5567
5568         for_each_sched_entity(se) {
5569                 if (se->on_rq)
5570                         break;
5571                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5572                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5573
5574                 cfs_rq->h_nr_running++;
5575                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5576
5577                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5578                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5579                         goto enqueue_throttle;
5580
5581                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5582         }
5583
5584         for_each_sched_entity(se) {
5585                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5586
5587                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5588                 se_update_runnable(se);
5589                 update_cfs_group(se);
5590
5591                 cfs_rq->h_nr_running++;
5592                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5593
5594                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5595                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5596                         goto enqueue_throttle;
5597
5598                /*
5599                 * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
5600                 * list. Add it back to not break the leaf list.
5601                 */
5602                if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5603                        list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5604         }
5605
5606         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5607         add_nr_running(rq, 1);
5608
5609         /*
5610          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5611          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5612          * ability to cross the overutilized threshold, which will
5613          * result in the load balancer ruining all the task placement
5614          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5615          * for the first enqueue operation of new tasks during the
5616          * overutilized flag detection.
5617          *
5618          * A better way of solving this problem would be to wait for
5619          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5620          * into account, but that is not straightforward to implement,
5621          * and the following generally works well enough in practice.
5622          */
5623         if (!task_new)
5624                 update_overutilized_status(rq);
5625
5626 enqueue_throttle:
5627         if (cfs_bandwidth_used()) {
5628                 /*
5629                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5630                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5631                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5632                  * below.
5633                  */
5634                 for_each_sched_entity(se) {
5635                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5636
5637                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5638                                 break;
5639                 }
5640         }
5641
5642         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5643
5644         hrtick_update(rq);
5645 }
5646
5647 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5648
5649 /*
5650  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5651  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5652  * update the fair scheduling stats:
5653  */
5654 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5655 {
5656         struct cfs_rq *cfs_rq;
5657         struct sched_entity *se = &p->se;
5658         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5659         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5660         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
5661
5662         util_est_dequeue(&rq->cfs, p);
5663
5664         for_each_sched_entity(se) {
5665                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5666                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5667
5668                 cfs_rq->h_nr_running--;
5669                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5670
5671                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5672                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5673                         goto dequeue_throttle;
5674
5675                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5676                 if (cfs_rq->load.weight) {
5677                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5678                         se = parent_entity(se);
5679                         /*
5680                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5681                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5682                          */
5683                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5684                                 set_next_buddy(se);
5685                         break;
5686                 }
5687                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5688         }
5689
5690         for_each_sched_entity(se) {
5691                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5692
5693                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5694                 se_update_runnable(se);
5695                 update_cfs_group(se);
5696
5697                 cfs_rq->h_nr_running--;
5698                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5699
5700                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5701                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5702                         goto dequeue_throttle;
5703
5704         }
5705
5706         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5707         sub_nr_running(rq, 1);
5708
5709         /* balance early to pull high priority tasks */
5710         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
5711                 rq->next_balance = jiffies;
5712
5713 dequeue_throttle:
5714         util_est_update(&rq->cfs, p, task_sleep);
5715         hrtick_update(rq);
5716 }
5717
5718 #ifdef CONFIG_SMP
5719
5720 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5721 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5722 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5723
5724 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5725
5726 static struct {
5727         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5728         atomic_t nr_cpus;
5729         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5730         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5731         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5732 } nohz ____cacheline_aligned;
5733
5734 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5735
5736 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
5737 {
5738         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
5739 }
5740
5741 /*
5742  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
5743  * @cpu: the CPU which load is requested
5744  * @p: the task which load should be discounted
5745  *
5746  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
5747  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
5748  * CPU.
5749  *
5750  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
5751  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
5752  * load.
5753  */
5754 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5755 {
5756         struct cfs_rq *cfs_rq;
5757         unsigned int load;
5758
5759         /* Task has no contribution or is new */
5760         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5761                 return cpu_load(rq);
5762
5763         cfs_rq = &rq->cfs;
5764         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
5765
5766         /* Discount task's util from CPU's util */
5767         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
5768
5769         return load;
5770 }
5771
5772 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
5773 {
5774         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
5775 }
5776
5777 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5778 {
5779         struct cfs_rq *cfs_rq;
5780         unsigned int runnable;
5781
5782         /* Task has no contribution or is new */
5783         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5784                 return cpu_runnable(rq);
5785
5786         cfs_rq = &rq->cfs;
5787         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
5788
5789         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
5790         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
5791
5792         return runnable;
5793 }
5794
5795 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5796 {
5797         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5798 }
5799
5800 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5801 {
5802         /*
5803          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5804          * jiffy will not have built up many flips.
5805          */
5806         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5807                 current->wakee_flips >>= 1;
5808                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5809         }
5810
5811         if (current->last_wakee != p) {
5812                 current->last_wakee = p;
5813                 current->wakee_flips++;
5814         }
5815 }
5816
5817 /*
5818  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5819  *
5820  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5821  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5822  *
5823  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5824  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5825  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5826  *
5827  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5828  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5829  *
5830  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5831  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5832  * socket size.
5833  */
5834 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5835 {
5836         unsigned int master = current->wakee_flips;
5837         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5838         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
5839
5840         if (master < slave)
5841                 swap(master, slave);
5842         if (slave < factor || master < slave * factor)
5843                 return 0;
5844         return 1;
5845 }
5846
5847 /*
5848  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5849  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5850  * CPU.
5851  *
5852  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5853  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5854  *
5855  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5856  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5857  *                        for the overloaded case.
5858  */
5859 static int
5860 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5861 {
5862         /*
5863          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5864          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5865          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5866          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5867          *
5868          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5869          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5870          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5871          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5872          * on one CPU.
5873          */
5874         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5875                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5876
5877         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5878                 return this_cpu;
5879
5880         if (available_idle_cpu(prev_cpu))
5881                 return prev_cpu;
5882
5883         return nr_cpumask_bits;
5884 }
5885
5886 static int
5887 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5888                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5889 {
5890         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5891         unsigned long task_load;
5892
5893         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
5894
5895         if (sync) {
5896                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5897
5898                 if (current_load > this_eff_load)
5899                         return this_cpu;
5900
5901                 this_eff_load -= current_load;
5902         }
5903
5904         task_load = task_h_load(p);
5905
5906         this_eff_load += task_load;
5907         if (sched_feat(WA_BIAS))
5908                 this_eff_load *= 100;
5909         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5910
5911         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
5912         prev_eff_load -= task_load;
5913         if (sched_feat(WA_BIAS))
5914                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5915         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5916
5917         /*
5918          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5919          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5920          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5921          * idle.
5922          */
5923         if (sync)
5924                 prev_eff_load += 1;
5925
5926         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5927 }
5928
5929 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5930                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5931 {
5932         int target = nr_cpumask_bits;
5933
5934         if (sched_feat(WA_IDLE))
5935                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5936
5937         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5938                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5939
5940         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5941         if (target == nr_cpumask_bits)
5942                 return prev_cpu;
5943
5944         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5945         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5946         return target;
5947 }
5948
5949 static struct sched_group *
5950 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
5951
5952 /*
5953  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
5954  */
5955 static int
5956 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5957 {
5958         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5959         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5960         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5961         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5962         int shallowest_idle_cpu = -1;
5963         int i;
5964
5965         /* Check if we have any choice: */
5966         if (group->group_weight == 1)
5967                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5968
5969         /* Traverse only the allowed CPUs */
5970         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
5971                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
5972
5973                 if (!sched_core_cookie_match(rq, p))
5974                         continue;
5975
5976                 if (sched_idle_cpu(i))
5977                         return i;
5978
5979                 if (available_idle_cpu(i)) {
5980                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5981                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5982                                 /*
5983                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5984                                  * has the smallest exit latency irrespective
5985                                  * of any idle timestamp.
5986                                  */
5987                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5988                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5989                                 shallowest_idle_cpu = i;
5990                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5991                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5992                                 /*
5993                                  * If equal or no active idle state, then
5994                                  * the most recently idled CPU might have
5995                                  * a warmer cache.
5996                                  */
5997                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5998                                 shallowest_idle_cpu = i;
5999                         }
6000                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
6001                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
6002                         if (load < min_load) {
6003                                 min_load = load;
6004                                 least_loaded_cpu = i;
6005                         }
6006                 }
6007         }
6008
6009         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
6010 }
6011
6012 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6013                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
6014 {
6015         int new_cpu = cpu;
6016
6017         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
6018                 return prev_cpu;
6019
6020         /*
6021          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
6022          * prev_cpu's last_update_time.
6023          */
6024         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
6025                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6026
6027         while (sd) {
6028                 struct sched_group *group;
6029                 struct sched_domain *tmp;
6030                 int weight;
6031
6032                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6033                         sd = sd->child;
6034                         continue;
6035                 }
6036
6037                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
6038                 if (!group) {
6039                         sd = sd->child;
6040                         continue;
6041                 }
6042
6043                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6044                 if (new_cpu == cpu) {
6045                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6046                         sd = sd->child;
6047                         continue;
6048                 }
6049
6050                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6051                 cpu = new_cpu;
6052                 weight = sd->span_weight;
6053                 sd = NULL;
6054                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6055                         if (weight <= tmp->span_weight)
6056                                 break;
6057                         if (tmp->flags & sd_flag)
6058                                 sd = tmp;
6059                 }
6060         }
6061
6062         return new_cpu;
6063 }
6064
6065 static inline int __select_idle_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
6066 {
6067         if ((available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu)) &&
6068             sched_cpu_cookie_match(cpu_rq(cpu), p))
6069                 return cpu;
6070
6071         return -1;
6072 }
6073
6074 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6075 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
6076 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
6077
6078 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6079 {
6080         struct sched_domain_shared *sds;
6081
6082         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6083         if (sds)
6084                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6085 }
6086
6087 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6088 {
6089         struct sched_domain_shared *sds;
6090
6091         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6092         if (sds)
6093                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6094
6095         return def;
6096 }
6097
6098 /*
6099  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6100  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6101  *
6102  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6103  * state should be fairly cheap.
6104  */
6105 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6106 {
6107         int core = cpu_of(rq);
6108         int cpu;
6109
6110         rcu_read_lock();
6111         if (test_idle_cores(core, true))
6112                 goto unlock;
6113
6114         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6115                 if (cpu == core)
6116                         continue;
6117
6118                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6119                         goto unlock;
6120         }
6121
6122         set_idle_cores(core, 1);
6123 unlock:
6124         rcu_read_unlock();
6125 }
6126
6127 /*
6128  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6129  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6130  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6131  */
6132 static int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6133 {
6134         bool idle = true;
6135         int cpu;
6136
6137         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6138                 return __select_idle_cpu(core, p);
6139
6140         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6141                 if (!available_idle_cpu(cpu)) {
6142                         idle = false;
6143                         if (*idle_cpu == -1) {
6144                                 if (sched_idle_cpu(cpu) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
6145                                         *idle_cpu = cpu;
6146                                         break;
6147                                 }
6148                                 continue;
6149                         }
6150                         break;
6151                 }
6152                 if (*idle_cpu == -1 && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6153                         *idle_cpu = cpu;
6154         }
6155
6156         if (idle)
6157                 return core;
6158
6159         cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
6160         return -1;
6161 }
6162
6163 /*
6164  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6165  */
6166 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6167 {
6168         int cpu;
6169
6170         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6171                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr) ||
6172                     !cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
6173                         continue;
6174                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6175                         return cpu;
6176         }
6177
6178         return -1;
6179 }
6180
6181 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6182
6183 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6184 {
6185 }
6186
6187 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6188 {
6189         return def;
6190 }
6191
6192 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6193 {
6194         return __select_idle_cpu(core, p);
6195 }
6196
6197 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6198 {
6199         return -1;
6200 }
6201
6202 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6203
6204 /*
6205  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6206  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6207  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6208  */
6209 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, bool has_idle_core, int target)
6210 {
6211         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6212         int i, cpu, idle_cpu = -1, nr = INT_MAX;
6213         struct rq *this_rq = this_rq();
6214         int this = smp_processor_id();
6215         struct sched_domain *this_sd;
6216         u64 time = 0;
6217
6218         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6219         if (!this_sd)
6220                 return -1;
6221
6222         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6223
6224         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6225                 u64 avg_cost, avg_idle, span_avg;
6226                 unsigned long now = jiffies;
6227
6228                 /*
6229                  * If we're busy, the assumption that the last idle period
6230                  * predicts the future is flawed; age away the remaining
6231                  * predicted idle time.
6232                  */
6233                 if (unlikely(this_rq->wake_stamp < now)) {
6234                         while (this_rq->wake_stamp < now && this_rq->wake_avg_idle) {
6235                                 this_rq->wake_stamp++;
6236                                 this_rq->wake_avg_idle >>= 1;
6237                         }
6238                 }
6239
6240                 avg_idle = this_rq->wake_avg_idle;
6241                 avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6242
6243                 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6244                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6245                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6246                 else
6247                         nr = 4;
6248
6249                 time = cpu_clock(this);
6250         }
6251
6252         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6253                 if (has_idle_core) {
6254                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
6255                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6256                                 return i;
6257
6258                 } else {
6259                         if (!--nr)
6260                                 return -1;
6261                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
6262                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
6263                                 break;
6264                 }
6265         }
6266
6267         if (has_idle_core)
6268                 set_idle_cores(target, false);
6269
6270         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6271                 time = cpu_clock(this) - time;
6272
6273                 /*
6274                  * Account for the scan cost of wakeups against the average
6275                  * idle time.
6276                  */
6277                 this_rq->wake_avg_idle -= min(this_rq->wake_avg_idle, time);
6278
6279                 update_avg(&this_sd->avg_scan_cost, time);
6280         }
6281
6282         return idle_cpu;
6283 }
6284
6285 /*
6286  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
6287  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
6288  * maximize capacity.
6289  */
6290 static int
6291 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6292 {
6293         unsigned long task_util, best_cap = 0;
6294         int cpu, best_cpu = -1;
6295         struct cpumask *cpus;
6296
6297         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6298         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6299
6300         task_util = uclamp_task_util(p);
6301
6302         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6303                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
6304
6305                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
6306                         continue;
6307                 if (fits_capacity(task_util, cpu_cap))
6308                         return cpu;
6309
6310                 if (cpu_cap > best_cap) {
6311                         best_cap = cpu_cap;
6312                         best_cpu = cpu;
6313                 }
6314         }
6315
6316         return best_cpu;
6317 }
6318
6319 static inline bool asym_fits_capacity(int task_util, int cpu)
6320 {
6321         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
6322                 return fits_capacity(task_util, capacity_of(cpu));
6323
6324         return true;
6325 }
6326
6327 /*
6328  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6329  */
6330 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6331 {
6332         bool has_idle_core = false;
6333         struct sched_domain *sd;
6334         unsigned long task_util;
6335         int i, recent_used_cpu;
6336
6337         /*
6338          * On asymmetric system, update task utilization because we will check
6339          * that the task fits with cpu's capacity.
6340          */
6341         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6342                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6343                 task_util = uclamp_task_util(p);
6344         }
6345
6346         /*
6347          * per-cpu select_idle_mask usage
6348          */
6349         lockdep_assert_irqs_disabled();
6350
6351         if ((available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target)) &&
6352             asym_fits_capacity(task_util, target))
6353                 return target;
6354
6355         /*
6356          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6357          */
6358         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
6359             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)) &&
6360             asym_fits_capacity(task_util, prev))
6361                 return prev;
6362
6363         /*
6364          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
6365          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
6366          * The assumption is that the wakee queued work for the
6367          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
6368          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
6369          * pattern is IO completions.
6370          */
6371         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
6372             prev == smp_processor_id() &&
6373             this_rq()->nr_running <= 1) {
6374                 return prev;
6375         }
6376
6377         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6378         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6379         if (recent_used_cpu != prev &&
6380             recent_used_cpu != target &&
6381             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6382             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
6383             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr) &&
6384             asym_fits_capacity(task_util, recent_used_cpu)) {
6385                 /*
6386                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6387                  * candidate for the next wake:
6388                  */
6389                 p->recent_used_cpu = prev;
6390                 return recent_used_cpu;
6391         }
6392
6393         /*
6394          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
6395          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
6396          */
6397         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6398                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
6399                 /*
6400                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
6401                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
6402                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
6403                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
6404                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
6405                  * capacity path.
6406                  */
6407                 if (sd) {
6408                         i = select_idle_capacity(p, sd, target);
6409                         return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
6410                 }
6411         }
6412
6413         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6414         if (!sd)
6415                 return target;
6416
6417         if (sched_smt_active()) {
6418                 has_idle_core = test_idle_cores(target, false);
6419
6420                 if (!has_idle_core && cpus_share_cache(prev, target)) {
6421                         i = select_idle_smt(p, sd, prev);
6422                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6423                                 return i;
6424                 }
6425         }
6426
6427         i = select_idle_cpu(p, sd, has_idle_core, target);
6428         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6429                 return i;
6430
6431         return target;
6432 }
6433
6434 /**
6435  * cpu_util - Estimates the amount of capacity of a CPU used by CFS tasks.
6436  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6437  *
6438  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6439  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6440  * (ie cpu_capacity).
6441  *
6442  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6443  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6444  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6445  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6446  * (arch_scale_freq_capacity()).
6447  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6448  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6449  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6450  *
6451  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6452  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6453  * currently RUNNABLE on that CPU.
6454  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6455  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6456  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6457  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6458  *
6459  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6460  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6461  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6462  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6463  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6464  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6465  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6466  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6467  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6468  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6469  *
6470  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6471  */
6472 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6473 {
6474         struct cfs_rq *cfs_rq;
6475         unsigned int util;
6476
6477         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6478         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6479
6480         if (sched_feat(UTIL_EST))
6481                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6482
6483         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6484 }
6485
6486 /*
6487  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6488  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6489  * @p: the task which utilization should be discounted
6490  *
6491  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6492  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6493  * execution on that CPU.
6494  *
6495  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6496  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6497  * contributing to the CPU utilization.
6498  */
6499 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6500 {
6501         struct cfs_rq *cfs_rq;
6502         unsigned int util;
6503
6504         /* Task has no contribution or is new */
6505         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6506                 return cpu_util(cpu);
6507
6508         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6509         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6510
6511         /* Discount task's util from CPU's util */
6512         lsub_positive(&util, task_util(p));
6513
6514         /*
6515          * Covered cases:
6516          *
6517          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6518          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6519          *    and thus we return:
6520          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6521          *
6522          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6523          *    IDLE, then:
6524          *      cpu_util >= task_util
6525          *      cpu_util > util_est (== 0)
6526          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6527          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6528          *
6529          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6530          *      util_est > cpu_util
6531          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6532          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6533          *    considering the expected utilization of tasks already
6534          *    runnable on that CPU.
6535          *
6536          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6537          * covered by the following code when estimated utilization is
6538          * enabled.
6539          */
6540         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6541                 unsigned int estimated =
6542                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6543
6544                 /*
6545                  * Despite the following checks we still have a small window
6546                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6547                  * races with LB's detach_task():
6548                  *
6549                  *   detach_task()
6550                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6551                  *     ---------------------------------- A
6552                  *     deactivate_task()                   \
6553                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6554                  *         util_est_dequeue()              /
6555                  *     ---------------------------------- B
6556                  *
6557                  * The additional check on "current == p" it's required to
6558                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6559                  * reducing the chances for the above race.
6560                  */
6561                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6562                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6563
6564                 util = max(util, estimated);
6565         }
6566
6567         /*
6568          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6569          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6570          * the cpu_util call.
6571          */
6572         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6573 }
6574
6575 /*
6576  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6577  * to @dst_cpu.
6578  */
6579 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6580 {
6581         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6582         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6583
6584         /*
6585          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6586          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6587          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6588          * util_avg should already be correct.
6589          */
6590         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6591                 lsub_positive(&util, task_util(p));
6592         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6593                 util += task_util(p);
6594
6595         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6596                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6597
6598                 /*
6599                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6600                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6601                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6602                  * cpu_util() after the task has been enqueued.
6603                  */
6604                 if (dst_cpu == cpu)
6605                         util_est += _task_util_est(p);
6606
6607                 util = max(util, util_est);
6608         }
6609
6610         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6611 }
6612
6613 /*
6614  * compute_energy(): Estimates the energy that @pd would consume if @p was
6615  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6616  * landscape of @pd's CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6617  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6618  * task.
6619  */
6620 static long
6621 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6622 {
6623         struct cpumask *pd_mask = perf_domain_span(pd);
6624         unsigned long cpu_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpumask_first(pd_mask));
6625         unsigned long max_util = 0, sum_util = 0;
6626         unsigned long _cpu_cap = cpu_cap;
6627         int cpu;
6628
6629         _cpu_cap -= arch_scale_thermal_pressure(cpumask_first(pd_mask));
6630
6631         /*
6632          * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by CPUs
6633          * of another rd if they belong to the same pd. So, account for the
6634          * utilization of these CPUs too by masking pd with cpu_online_mask
6635          * instead of the rd span.
6636          *
6637          * If an entire pd is outside of the current rd, it will not appear in
6638          * its pd list and will not be accounted by compute_energy().
6639          */
6640         for_each_cpu_and(cpu, pd_mask, cpu_online_mask) {
6641                 unsigned long util_freq = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6642                 unsigned long cpu_util, util_running = util_freq;
6643                 struct task_struct *tsk = NULL;
6644
6645                 /*
6646                  * When @p is placed on @cpu:
6647                  *
6648                  * util_running = max(cpu_util, cpu_util_est) +
6649                  *                max(task_util, _task_util_est)
6650                  *
6651                  * while cpu_util_next is: max(cpu_util + task_util,
6652                  *                             cpu_util_est + _task_util_est)
6653                  */
6654                 if (cpu == dst_cpu) {
6655                         tsk = p;
6656                         util_running =
6657                                 cpu_util_next(cpu, p, -1) + task_util_est(p);
6658                 }
6659
6660                 /*
6661                  * Busy time computation: utilization clamping is not
6662                  * required since the ratio (sum_util / cpu_capacity)
6663                  * is already enough to scale the EM reported power
6664                  * consumption at the (eventually clamped) cpu_capacity.
6665                  */
6666                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util_running, cpu_cap,
6667                                               ENERGY_UTIL, NULL);
6668
6669                 sum_util += min(cpu_util, _cpu_cap);
6670
6671                 /*
6672                  * Performance domain frequency: utilization clamping
6673                  * must be considered since it affects the selection
6674                  * of the performance domain frequency.
6675                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
6676                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
6677                  */
6678                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util_freq, cpu_cap,
6679                                               FREQUENCY_UTIL, tsk);
6680                 max_util = max(max_util, min(cpu_util, _cpu_cap));
6681         }
6682
6683         return em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util, _cpu_cap);
6684 }
6685
6686 /*
6687  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6688  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6689  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6690  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6691  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6692  *
6693  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6694  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6695  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6696  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6697  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6698  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6699  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6700  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6701  * the best candidates of the performance domain.
6702  *
6703  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6704  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6705  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6706  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6707  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6708  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6709  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6710  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6711  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6712  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6713  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6714  *
6715  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6716  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6717  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6718  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6719  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6720  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6721  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6722  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6723  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6724  */
6725 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6726 {
6727         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
6728         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6729         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu, target = -1;
6730         unsigned long cpu_cap, util, base_energy = 0;
6731         struct sched_domain *sd;
6732         struct perf_domain *pd;
6733
6734         rcu_read_lock();
6735         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6736         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6737                 goto unlock;
6738
6739         /*
6740          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6741          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6742          */
6743         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6744         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6745                 sd = sd->parent;
6746         if (!sd)
6747                 goto unlock;
6748
6749         target = prev_cpu;
6750
6751         sync_entity_load_avg(&p->se);
6752         if (!task_util_est(p))
6753                 goto unlock;
6754
6755         for (; pd; pd = pd->next) {
6756                 unsigned long cur_delta, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6757                 bool compute_prev_delta = false;
6758                 unsigned long base_energy_pd;
6759                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6760
6761                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6762                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6763                                 continue;
6764
6765                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6766                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6767                         spare_cap = cpu_cap;
6768                         lsub_positive(&spare_cap, util);
6769
6770                         /*
6771                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
6772                          * IOW, placing the task there would make the CPU
6773                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
6774                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
6775                          * aligned with sched_cpu_util().
6776                          */
6777                         util = uclamp_rq_util_with(cpu_rq(cpu), util, p);
6778                         if (!fits_capacity(util, cpu_cap))
6779                                 continue;
6780
6781                         if (cpu == prev_cpu) {
6782                                 /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6783                                 compute_prev_delta = true;
6784                         } else if (spare_cap > max_spare_cap) {
6785                                 /*
6786                                  * Find the CPU with the maximum spare capacity
6787                                  * in the performance domain.
6788                                  */
6789                                 max_spare_cap = spare_cap;
6790                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6791                         }
6792                 }
6793
6794                 if (max_spare_cap_cpu < 0 && !compute_prev_delta)
6795                         continue;
6796
6797                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
6798                 base_energy_pd = compute_energy(p, -1, pd);
6799                 base_energy += base_energy_pd;
6800
6801                 /* Evaluate the energy impact of using prev_cpu. */
6802                 if (compute_prev_delta) {
6803                         prev_delta = compute_energy(p, prev_cpu, pd);
6804                         if (prev_delta < base_energy_pd)
6805                                 goto unlock;
6806                         prev_delta -= base_energy_pd;
6807                         best_delta = min(best_delta, prev_delta);
6808                 }
6809
6810                 /* Evaluate the energy impact of using max_spare_cap_cpu. */
6811                 if (max_spare_cap_cpu >= 0) {
6812                         cur_delta = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, pd);
6813                         if (cur_delta < base_energy_pd)
6814                                 goto unlock;
6815                         cur_delta -= base_energy_pd;
6816                         if (cur_delta < best_delta) {
6817                                 best_delta = cur_delta;
6818                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6819                         }
6820                 }
6821         }
6822         rcu_read_unlock();
6823
6824         /*
6825          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6826          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6827          */
6828         if ((prev_delta == ULONG_MAX) ||
6829             (prev_delta - best_delta) > ((prev_delta + base_energy) >> 4))
6830                 target = best_energy_cpu;
6831
6832         return target;
6833
6834 unlock:
6835         rcu_read_unlock();
6836
6837         return target;
6838 }
6839
6840 /*
6841  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6842  * that have the relevant SD flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6843  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6844  *
6845  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6846  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6847  *
6848  * Returns the target CPU number.
6849  */
6850 static int
6851 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int wake_flags)
6852 {
6853         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6854         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6855         int cpu = smp_processor_id();
6856         int new_cpu = prev_cpu;
6857         int want_affine = 0;
6858         /* SD_flags and WF_flags share the first nibble */
6859         int sd_flag = wake_flags & 0xF;
6860
6861         /*
6862          * required for stable ->cpus_allowed
6863          */
6864         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
6865         if (wake_flags & WF_TTWU) {
6866                 record_wakee(p);
6867
6868                 if (sched_energy_enabled()) {
6869                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6870                         if (new_cpu >= 0)
6871                                 return new_cpu;
6872                         new_cpu = prev_cpu;
6873                 }
6874
6875                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
6876         }
6877
6878         rcu_read_lock();
6879         for_each_domain(cpu, tmp) {
6880                 /*
6881                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6882                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6883                  */
6884                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6885                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6886                         if (cpu != prev_cpu)
6887                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6888
6889                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6890                         break;
6891                 }
6892
6893                 if (tmp->flags & sd_flag)
6894                         sd = tmp;
6895                 else if (!want_affine)
6896                         break;
6897         }
6898
6899         if (unlikely(sd)) {
6900                 /* Slow path */
6901                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6902         } else if (wake_flags & WF_TTWU) { /* XXX always ? */
6903                 /* Fast path */
6904                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6905
6906                 if (want_affine)
6907                         current->recent_used_cpu = cpu;
6908         }
6909         rcu_read_unlock();
6910
6911         return new_cpu;
6912 }
6913
6914 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6915
6916 /*
6917  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6918  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6919  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6920  */
6921 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6922 {
6923         /*
6924          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6925          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6926          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6927          * the task on the new runqueue.
6928          */
6929         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING) {
6930                 struct sched_entity *se = &p->se;
6931                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6932                 u64 min_vruntime;
6933
6934 #ifndef CONFIG_64BIT
6935                 u64 min_vruntime_copy;
6936
6937                 do {
6938                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6939                         smp_rmb();
6940                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6941                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6942 #else
6943                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6944 #endif
6945
6946                 se->vruntime -= min_vruntime;
6947         }
6948
6949         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6950                 /*
6951                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6952                  * rq->lock and can modify state directly.
6953                  */
6954                 lockdep_assert_rq_held(task_rq(p));
6955                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6956
6957         } else {
6958                 /*
6959                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6960                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6961                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6962                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6963                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6964                  * sounds not bad.
6965                  */
6966                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6967         }
6968
6969         /* Tell new CPU we are migrated */
6970         p->se.avg.last_update_time = 0;
6971
6972         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6973         p->se.exec_start = 0;
6974
6975         update_scan_period(p, new_cpu);
6976 }
6977
6978 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6979 {
6980         remove_entity_load_avg(&p->se);
6981 }
6982
6983 static int
6984 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6985 {
6986         if (rq->nr_running)
6987                 return 1;
6988
6989         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
6990 }
6991 #endif /* CONFIG_SMP */
6992
6993 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6994 {
6995         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6996
6997         /*
6998          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6999          * to virtual-time in his units.
7000          *
7001          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
7002          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
7003          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
7004          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
7005          * be smaller, again penalizing the lighter task.
7006          *
7007          * This is especially important for buddies when the leftmost
7008          * task is higher priority than the buddy.
7009          */
7010         return calc_delta_fair(gran, se);
7011 }
7012
7013 /*
7014  * Should 'se' preempt 'curr'.
7015  *
7016  *             |s1
7017  *        |s2
7018  *   |s3
7019  *         g
7020  *      |<--->|c
7021  *
7022  *  w(c, s1) = -1
7023  *  w(c, s2) =  0
7024  *  w(c, s3) =  1
7025  *
7026  */
7027 static int
7028 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
7029 {
7030         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
7031
7032         if (vdiff <= 0)
7033                 return -1;
7034
7035         gran = wakeup_gran(se);
7036         if (vdiff > gran)
7037                 return 1;
7038
7039         return 0;
7040 }
7041
7042 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
7043 {
7044         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
7045                 return;
7046
7047         for_each_sched_entity(se) {
7048                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7049                         return;
7050                 cfs_rq_of(se)->last = se;
7051         }
7052 }
7053
7054 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
7055 {
7056         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
7057                 return;
7058
7059         for_each_sched_entity(se) {
7060                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7061                         return;
7062                 cfs_rq_of(se)->next = se;
7063         }
7064 }
7065
7066 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
7067 {
7068         for_each_sched_entity(se)
7069                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
7070 }
7071
7072 /*
7073  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
7074  */
7075 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
7076 {
7077         struct task_struct *curr = rq->curr;
7078         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
7079         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7080         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
7081         int next_buddy_marked = 0;
7082
7083         if (unlikely(se == pse))
7084                 return;
7085
7086         /*
7087          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
7088          * unconditionally check_preempt_curr() after an enqueue (which may have
7089          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
7090          * next-buddy nomination below.
7091          */
7092         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
7093                 return;
7094
7095         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
7096                 set_next_buddy(pse);
7097                 next_buddy_marked = 1;
7098         }
7099
7100         /*
7101          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
7102          * wake up path.
7103          *
7104          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
7105          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
7106          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
7107          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
7108          * below.
7109          */
7110         if (test_tsk_need_resched(curr))
7111                 return;
7112
7113         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
7114         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
7115             likely(!task_has_idle_policy(p)))
7116                 goto preempt;
7117
7118         /*
7119          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
7120          * is driven by the tick):
7121          */
7122         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
7123                 return;
7124
7125         find_matching_se(&se, &pse);
7126         update_curr(cfs_rq_of(se));
7127         BUG_ON(!pse);
7128         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
7129                 /*
7130                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
7131                  * triggering this preemption.
7132                  */
7133                 if (!next_buddy_marked)
7134                         set_next_buddy(pse);
7135                 goto preempt;
7136         }
7137
7138         return;
7139
7140 preempt:
7141         resched_curr(rq);
7142         /*
7143          * Only set the backward buddy when the current task is still
7144          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
7145          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
7146          * point, either of which can * drop the rq lock.
7147          *
7148          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
7149          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
7150          */
7151         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
7152                 return;
7153
7154         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
7155                 set_last_buddy(se);
7156 }
7157
7158 #ifdef CONFIG_SMP
7159 static struct task_struct *pick_task_fair(struct rq *rq)
7160 {
7161         struct sched_entity *se;
7162         struct cfs_rq *cfs_rq;
7163
7164 again:
7165         cfs_rq = &rq->cfs;
7166         if (!cfs_rq->nr_running)
7167                 return NULL;
7168
7169         do {
7170                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7171
7172                 /* When we pick for a remote RQ, we'll not have done put_prev_entity() */
7173                 if (curr) {
7174                         if (curr->on_rq)
7175                                 update_curr(cfs_rq);
7176                         else
7177                                 curr = NULL;
7178
7179                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
7180                                 goto again;
7181                 }
7182
7183                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7184                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7185         } while (cfs_rq);
7186
7187         return task_of(se);
7188 }
7189 #endif
7190
7191 struct task_struct *
7192 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7193 {
7194         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7195         struct sched_entity *se;
7196         struct task_struct *p;
7197         int new_tasks;
7198
7199 again:
7200         if (!sched_fair_runnable(rq))
7201                 goto idle;
7202
7203 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7204         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
7205                 goto simple;
7206
7207         /*
7208          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
7209          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
7210          *
7211          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
7212          * hierarchy, only change the part that actually changes.
7213          */
7214
7215         do {
7216                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7217
7218                 /*
7219                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
7220                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
7221                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
7222                  * forget we've ever seen it.
7223                  */
7224                 if (curr) {
7225                         if (curr->on_rq)
7226                                 update_curr(cfs_rq);
7227                         else
7228                                 curr = NULL;
7229
7230                         /*
7231                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
7232                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
7233                          * Therefore the nr_running test will indeed
7234                          * be correct.
7235                          */
7236                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
7237                                 cfs_rq = &rq->cfs;
7238
7239                                 if (!cfs_rq->nr_running)
7240                                         goto idle;
7241
7242                                 goto simple;
7243                         }
7244                 }
7245
7246                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7247                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7248         } while (cfs_rq);
7249
7250         p = task_of(se);
7251
7252         /*
7253          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7254          * is a different task than we started out with, try and touch the
7255          * least amount of cfs_rqs.
7256          */
7257         if (prev != p) {
7258                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7259
7260                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7261                         int se_depth = se->depth;
7262                         int pse_depth = pse->depth;
7263
7264                         if (se_depth <= pse_depth) {
7265                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7266                                 pse = parent_entity(pse);
7267                         }
7268                         if (se_depth >= pse_depth) {
7269                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7270                                 se = parent_entity(se);
7271                         }
7272                 }
7273
7274                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7275                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7276         }
7277
7278         goto done;
7279 simple:
7280 #endif
7281         if (prev)
7282                 put_prev_task(rq, prev);
7283
7284         do {
7285                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7286                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7287                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7288         } while (cfs_rq);
7289
7290         p = task_of(se);
7291
7292 done: __maybe_unused;
7293 #ifdef CONFIG_SMP
7294         /*
7295          * Move the next running task to the front of
7296          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7297          * one.
7298          */
7299         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7300 #endif
7301
7302         if (hrtick_enabled_fair(rq))
7303                 hrtick_start_fair(rq, p);
7304
7305         update_misfit_status(p, rq);
7306
7307         return p;
7308
7309 idle:
7310         if (!rf)
7311                 return NULL;
7312
7313         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
7314
7315         /*
7316          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7317          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7318          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7319          */
7320         if (new_tasks < 0)
7321                 return RETRY_TASK;
7322
7323         if (new_tasks > 0)
7324                 goto again;
7325
7326         /*
7327          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7328          * lost_idle_time of clock_pelt
7329          */
7330         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7331
7332         return NULL;
7333 }
7334
7335 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
7336 {
7337         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
7338 }
7339
7340 /*
7341  * Account for a descheduled task:
7342  */
7343 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7344 {
7345         struct sched_entity *se = &prev->se;
7346         struct cfs_rq *cfs_rq;
7347
7348         for_each_sched_entity(se) {
7349                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7350                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7351         }
7352 }
7353
7354 /*
7355  * sched_yield() is very simple
7356  *
7357  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7358  */
7359 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7360 {
7361         struct task_struct *curr = rq->curr;
7362         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7363         struct sched_entity *se = &curr->se;
7364
7365         /*
7366          * Are we the only task in the tree?
7367          */
7368         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7369                 return;
7370
7371         clear_buddies(cfs_rq, se);
7372
7373         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7374                 update_rq_clock(rq);
7375                 /*
7376                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7377                  */
7378                 update_curr(cfs_rq);
7379                 /*
7380                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7381                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7382                  * and double the fastpath cost.
7383                  */
7384                 rq_clock_skip_update(rq);
7385         }
7386
7387         set_skip_buddy(se);
7388 }
7389
7390 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7391 {
7392         struct sched_entity *se = &p->se;
7393
7394         /* throttled hierarchies are not runnable */
7395         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7396                 return false;
7397
7398         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7399         set_next_buddy(se);
7400
7401         yield_task_fair(rq);
7402
7403         return true;
7404 }
7405
7406 #ifdef CONFIG_SMP
7407 /**************************************************
7408  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7409  *
7410  * BASICS
7411  *
7412  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7413  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7414  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7415  *
7416  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7417  *
7418  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7419  * W_i,0 is defined as:
7420  *
7421  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7422  *
7423  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7424  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7425  *
7426  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7427  * weight:
7428  *
7429  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7430  *
7431  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7432  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7433  * can also include other factors [XXX].
7434  *
7435  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7436  * directly from (1):
7437  *
7438  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7439  *
7440  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7441  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7442  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7443  *
7444  * [XXX expand on:
7445  *     - infeasible weights;
7446  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7447  *
7448  *
7449  * SCHED DOMAINS
7450  *
7451  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7452  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7453  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7454  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7455  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7456  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7457  * the groups.
7458  *
7459  * This yields:
7460  *
7461  *     log_2 n     1     n
7462  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7463  *     i = 0      2^i   2^i
7464  *                               `- size of each group
7465  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7466  *         |         `- freq
7467  *         `- sum over all levels
7468  *
7469  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7470  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7471  *
7472  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7473  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7474  *
7475  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7476  *
7477  *             log_2 n
7478  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7479  *             k = 0
7480  *
7481  * And you'll find that:
7482  *
7483  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7484  *
7485  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7486  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7487  * of:
7488  *
7489  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7490  *
7491  *
7492  * WORK CONSERVING
7493  *
7494  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7495  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7496  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7497  *
7498  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7499  * time.
7500  *
7501  * [XXX more?]
7502  *
7503  *
7504  * CGROUPS
7505  *
7506  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7507  *
7508  *                                s_k,i
7509  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7510  *                                 S_k
7511  *
7512  * Where
7513  *
7514  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7515  *
7516  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7517  *
7518  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7519  * property.
7520  *
7521  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7522  *      rewrite all of this once again.]
7523  */
7524
7525 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7526
7527 enum fbq_type { regular, remote, all };
7528
7529 /*
7530  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
7531  *
7532  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
7533  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
7534  * group. See update_sd_pick_busiest().
7535  */
7536 enum group_type {
7537         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
7538         group_has_spare = 0,
7539         /*
7540          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
7541          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
7542          */
7543         group_fully_busy,
7544         /*
7545          * SD_ASYM_CPUCAPACITY only: One task doesn't fit with CPU's capacity
7546          * and must be migrated to a more powerful CPU.
7547          */
7548         group_misfit_task,
7549         /*
7550          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
7551          * and the task should be migrated to it instead of running on the
7552          * current CPU.
7553          */
7554         group_asym_packing,
7555         /*
7556          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
7557          * from balancing the load across the system.
7558          */
7559         group_imbalanced,
7560         /*
7561          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
7562          * tasks.
7563          */
7564         group_overloaded
7565 };
7566
7567 enum migration_type {
7568         migrate_load = 0,
7569         migrate_util,
7570         migrate_task,
7571         migrate_misfit
7572 };
7573
7574 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7575 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7576 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7577 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7578 #define LBF_ACTIVE_LB   0x10
7579
7580 struct lb_env {
7581         struct sched_domain     *sd;
7582
7583         struct rq               *src_rq;
7584         int                     src_cpu;
7585
7586         int                     dst_cpu;
7587         struct rq               *dst_rq;
7588
7589         struct cpumask          *dst_grpmask;
7590         int                     new_dst_cpu;
7591         enum cpu_idle_type      idle;
7592         long                    imbalance;
7593         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7594         struct cpumask          *cpus;
7595
7596         unsigned int            flags;
7597
7598         unsigned int            loop;
7599         unsigned int            loop_break;
7600         unsigned int            loop_max;
7601
7602         enum fbq_type           fbq_type;
7603         enum migration_type     migration_type;
7604         struct list_head        tasks;
7605 };
7606
7607 /*
7608  * Is this task likely cache-hot:
7609  */
7610 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7611 {
7612         s64 delta;
7613
7614         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7615
7616         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7617                 return 0;
7618
7619         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7620                 return 0;
7621
7622         /* SMT siblings share cache */
7623         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
7624                 return 0;
7625
7626         /*
7627          * Buddy candidates are cache hot:
7628          */
7629         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7630                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7631                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7632                 return 1;
7633
7634         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7635                 return 1;
7636
7637         /*
7638          * Don't migrate task if the task's cookie does not match
7639          * with the destination CPU's core cookie.
7640          */
7641         if (!sched_core_cookie_match(cpu_rq(env->dst_cpu), p))
7642                 return 1;
7643
7644         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7645                 return 0;
7646
7647         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7648
7649         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7650 }
7651
7652 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7653 /*
7654  * Returns 1, if task migration degrades locality
7655  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7656  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7657  */
7658 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7659 {
7660         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7661         unsigned long src_weight, dst_weight;
7662         int src_nid, dst_nid, dist;
7663
7664         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7665                 return -1;
7666
7667         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7668                 return -1;
7669
7670         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7671         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7672
7673         if (src_nid == dst_nid)
7674                 return -1;
7675
7676         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7677         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7678                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7679                         return 1;
7680                 else
7681                         return -1;
7682         }
7683
7684         /* Encourage migration to the preferred node. */
7685         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7686                 return 0;
7687
7688         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7689         if (env->idle == CPU_IDLE)
7690                 return -1;
7691
7692         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7693         if (numa_group) {
7694                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7695                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7696         } else {
7697                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7698                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7699         }
7700
7701         return dst_weight < src_weight;
7702 }
7703
7704 #else
7705 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7706                                              struct lb_env *env)
7707 {
7708         return -1;
7709 }
7710 #endif
7711
7712 /*
7713  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7714  */
7715 static
7716 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7717 {
7718         int tsk_cache_hot;
7719
7720         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7721
7722         /*
7723          * We do not migrate tasks that are:
7724          * 1) throttled_lb_pair, or
7725          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
7726          * 3) running (obviously), or
7727          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7728          */
7729         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7730                 return 0;
7731
7732         /* Disregard pcpu kthreads; they are where they need to be. */
7733         if (kthread_is_per_cpu(p))
7734                 return 0;
7735
7736         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
7737                 int cpu;
7738
7739                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7740
7741                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7742
7743                 /*
7744                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7745                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7746                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7747                  *
7748                  * Avoid computing new_dst_cpu
7749                  * - for NEWLY_IDLE
7750                  * - if we have already computed one in current iteration
7751                  * - if it's an active balance
7752                  */
7753                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
7754                     env->flags & (LBF_DST_PINNED | LBF_ACTIVE_LB))
7755                         return 0;
7756
7757                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7758                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7759                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7760                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7761                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7762                                 break;
7763                         }
7764                 }
7765
7766                 return 0;
7767         }
7768
7769         /* Record that we found at least one task that could run on dst_cpu */
7770         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7771
7772         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7773                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7774                 return 0;
7775         }
7776
7777         /*
7778          * Aggressive migration if:
7779          * 1) active balance
7780          * 2) destination numa is preferred
7781          * 3) task is cache cold, or
7782          * 4) too many balance attempts have failed.
7783          */
7784         if (env->flags & LBF_ACTIVE_LB)
7785                 return 1;
7786
7787         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7788         if (tsk_cache_hot == -1)
7789                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7790
7791         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7792             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7793                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7794                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7795                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7796                 }
7797                 return 1;
7798         }
7799
7800         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7801         return 0;
7802 }
7803
7804 /*
7805  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7806  */
7807 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7808 {
7809         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7810
7811         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7812         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7813 }
7814
7815 /*
7816  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7817  * part of active balancing operations within "domain".
7818  *
7819  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7820  */
7821 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7822 {
7823         struct task_struct *p;
7824
7825         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7826
7827         list_for_each_entry_reverse(p,
7828                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7829                 if (!can_migrate_task(p, env))
7830                         continue;
7831
7832                 detach_task(p, env);
7833
7834                 /*
7835                  * Right now, this is only the second place where
7836                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7837                  * so we can safely collect stats here rather than
7838                  * inside detach_tasks().
7839                  */
7840                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7841                 return p;
7842         }
7843         return NULL;
7844 }
7845
7846 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7847
7848 /*
7849  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
7850  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7851  *
7852  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7853  */
7854 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7855 {
7856         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7857         unsigned long util, load;
7858         struct task_struct *p;
7859         int detached = 0;
7860
7861         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7862
7863         /*
7864          * Source run queue has been emptied by another CPU, clear
7865          * LBF_ALL_PINNED flag as we will not test any task.
7866          */
7867         if (env->src_rq->nr_running <= 1) {
7868                 env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7869                 return 0;
7870         }
7871
7872         if (env->imbalance <= 0)
7873                 return 0;
7874
7875         while (!list_empty(tasks)) {
7876                 /*
7877                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7878                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7879                  */
7880                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7881                         break;
7882
7883                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7884
7885                 env->loop++;
7886                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7887                 if (env->loop > env->loop_max)
7888                         break;
7889
7890                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7891                 if (env->loop > env->loop_break) {
7892                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7893                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7894                         break;
7895                 }
7896
7897                 if (!can_migrate_task(p, env))
7898                         goto next;
7899
7900                 switch (env->migration_type) {
7901                 case migrate_load:
7902                         /*
7903                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
7904                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
7905                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
7906                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
7907                          * detaching up to loop_max tasks.
7908                          */
7909                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
7910
7911                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
7912                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7913                                 goto next;
7914
7915                         /*
7916                          * Make sure that we don't migrate too much load.
7917                          * Nevertheless, let relax the constraint if
7918                          * scheduler fails to find a good waiting task to
7919                          * migrate.
7920                          */
7921                         if (shr_bound(load, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
7922                                 goto next;
7923
7924                         env->imbalance -= load;
7925                         break;
7926
7927                 case migrate_util:
7928                         util = task_util_est(p);
7929
7930                         if (util > env->imbalance)
7931                                 goto next;
7932
7933                         env->imbalance -= util;
7934                         break;
7935
7936                 case migrate_task:
7937                         env->imbalance--;
7938                         break;
7939
7940                 case migrate_misfit:
7941                         /* This is not a misfit task */
7942                         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(env->src_cpu)))
7943                                 goto next;
7944
7945                         env->imbalance = 0;
7946                         break;
7947                 }
7948
7949                 detach_task(p, env);
7950                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7951
7952                 detached++;
7953
7954 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
7955                 /*
7956                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7957                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7958                  * the critical section.
7959                  */
7960                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7961                         break;
7962 #endif
7963
7964                 /*
7965                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7966                  * load/util/tasks.
7967                  */
7968                 if (env->imbalance <= 0)
7969                         break;
7970
7971                 continue;
7972 next:
7973                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7974         }
7975
7976         /*
7977          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7978          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7979          * than inside detach_one_task().
7980          */
7981         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7982
7983         return detached;
7984 }
7985
7986 /*
7987  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7988  */
7989 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7990 {
7991         lockdep_assert_rq_held(rq);
7992
7993         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7994         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7995         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7996 }
7997
7998 /*
7999  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
8000  * its new rq.
8001  */
8002 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8003 {
8004         struct rq_flags rf;
8005
8006         rq_lock(rq, &rf);
8007         update_rq_clock(rq);
8008         attach_task(rq, p);
8009         rq_unlock(rq, &rf);
8010 }
8011
8012 /*
8013  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
8014  * new rq.
8015  */
8016 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
8017 {
8018         struct list_head *tasks = &env->tasks;
8019         struct task_struct *p;
8020         struct rq_flags rf;
8021
8022         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
8023         update_rq_clock(env->dst_rq);
8024
8025         while (!list_empty(tasks)) {
8026                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
8027                 list_del_init(&p->se.group_node);
8028
8029                 attach_task(env->dst_rq, p);
8030         }
8031
8032         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
8033 }
8034
8035 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8036 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
8037 {
8038         if (cfs_rq->avg.load_avg)
8039                 return true;
8040
8041         if (cfs_rq->avg.util_avg)
8042                 return true;
8043
8044         return false;
8045 }
8046
8047 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
8048 {
8049         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
8050                 return true;
8051
8052         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
8053                 return true;
8054
8055         if (thermal_load_avg(rq))
8056                 return true;
8057
8058 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
8059         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
8060                 return true;
8061 #endif
8062
8063         return false;
8064 }
8065
8066 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq)
8067 {
8068         WRITE_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick, jiffies);
8069 }
8070
8071 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
8072 {
8073         if (!has_blocked)
8074                 rq->has_blocked_load = 0;
8075 }
8076 #else
8077 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
8078 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
8079 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq) {}
8080 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
8081 #endif
8082
8083 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
8084 {
8085         const struct sched_class *curr_class;
8086         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
8087         unsigned long thermal_pressure;
8088         bool decayed;
8089
8090         /*
8091          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
8092          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
8093          */
8094         curr_class = rq->curr->sched_class;
8095
8096         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
8097
8098         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
8099                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
8100                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
8101                   update_irq_load_avg(rq, 0);
8102
8103         if (others_have_blocked(rq))
8104                 *done = false;
8105
8106         return decayed;
8107 }
8108
8109 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8110
8111 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8112 {
8113         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
8114         bool decayed = false;
8115         int cpu = cpu_of(rq);
8116
8117         /*
8118          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
8119          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
8120          */
8121         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
8122                 struct sched_entity *se;
8123
8124                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
8125                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
8126
8127                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
8128                                 decayed = true;
8129                 }
8130
8131                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
8132                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
8133                 if (se && !skip_blocked_update(se))
8134                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
8135
8136                 /*
8137                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
8138                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
8139                  */
8140                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
8141                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
8142
8143                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
8144                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8145                         *done = false;
8146         }
8147
8148         return decayed;
8149 }
8150
8151 /*
8152  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
8153  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
8154  * group is a fraction of its parents load.
8155  */
8156 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
8157 {
8158         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
8159         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
8160         unsigned long now = jiffies;
8161         unsigned long load;
8162
8163         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8164                 return;
8165
8166         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
8167         for_each_sched_entity(se) {
8168                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8169                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
8170                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8171                         break;
8172         }
8173
8174         if (!se) {
8175                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
8176                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8177         }
8178
8179         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
8180                 load = cfs_rq->h_load;
8181                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
8182                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8183                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8184                 cfs_rq->h_load = load;
8185                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8186         }
8187 }
8188
8189 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8190 {
8191         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
8192
8193         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
8194         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
8195                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8196 }
8197 #else
8198 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8199 {
8200         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
8201         bool decayed;
8202
8203         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
8204         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8205                 *done = false;
8206
8207         return decayed;
8208 }
8209
8210 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8211 {
8212         return p->se.avg.load_avg;
8213 }
8214 #endif
8215
8216 static void update_blocked_averages(int cpu)
8217 {
8218         bool decayed = false, done = true;
8219         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8220         struct rq_flags rf;
8221
8222         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
8223         update_blocked_load_tick(rq);
8224         update_rq_clock(rq);
8225
8226         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
8227         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
8228
8229         update_blocked_load_status(rq, !done);
8230         if (decayed)
8231                 cpufreq_update_util(rq, 0);
8232         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
8233 }
8234
8235 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
8236
8237 /*
8238  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
8239  */
8240 struct sg_lb_stats {
8241         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
8242         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
8243         unsigned long group_capacity;
8244         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
8245         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
8246         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
8247         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
8248         unsigned int idle_cpus;
8249         unsigned int group_weight;
8250         enum group_type group_type;
8251         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
8252         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
8253 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8254         unsigned int nr_numa_running;
8255         unsigned int nr_preferred_running;
8256 #endif
8257 };
8258
8259 /*
8260  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
8261  *               during load balancing.
8262  */
8263 struct sd_lb_stats {
8264         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
8265         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
8266         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
8267         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
8268         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
8269         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
8270
8271         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
8272         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
8273 };
8274
8275 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
8276 {
8277         /*
8278          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
8279          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
8280          * We must however set busiest_stat::group_type and
8281          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
8282          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
8283          */
8284         *sds = (struct sd_lb_stats){
8285                 .busiest = NULL,
8286                 .local = NULL,
8287                 .total_load = 0UL,
8288                 .total_capacity = 0UL,
8289                 .busiest_stat = {
8290                         .idle_cpus = UINT_MAX,
8291                         .group_type = group_has_spare,
8292                 },
8293         };
8294 }
8295
8296 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
8297 {
8298         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8299         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8300         unsigned long used, free;
8301         unsigned long irq;
8302
8303         irq = cpu_util_irq(rq);
8304
8305         if (unlikely(irq >= max))
8306                 return 1;
8307
8308         /*
8309          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
8310          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
8311          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
8312          * average uses the actual delta max capacity(load).
8313          */
8314         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
8315         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
8316         used += thermal_load_avg(rq);
8317
8318         if (unlikely(used >= max))
8319                 return 1;
8320
8321         free = max - used;
8322
8323         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
8324 }
8325
8326 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8327 {
8328         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
8329         struct sched_group *sdg = sd->groups;
8330
8331         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8332
8333         if (!capacity)
8334                 capacity = 1;
8335
8336         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
8337         trace_sched_cpu_capacity_tp(cpu_rq(cpu));
8338
8339         sdg->sgc->capacity = capacity;
8340         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
8341         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
8342 }
8343
8344 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8345 {
8346         struct sched_domain *child = sd->child;
8347         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
8348         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
8349         unsigned long interval;
8350
8351         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8352         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8353         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8354
8355         if (!child) {
8356                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8357                 return;
8358         }
8359
8360         capacity = 0;
8361         min_capacity = ULONG_MAX;
8362         max_capacity = 0;
8363
8364         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8365                 /*
8366                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8367                  * span the current group.
8368                  */
8369
8370                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
8371                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
8372
8373                         capacity += cpu_cap;
8374                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
8375                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
8376                 }
8377         } else  {
8378                 /*
8379                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8380                  * span the current group.
8381                  */
8382
8383                 group = child->groups;
8384                 do {
8385                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8386
8387                         capacity += sgc->capacity;
8388                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8389                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8390                         group = group->next;
8391                 } while (group != child->groups);
8392         }
8393
8394         sdg->sgc->capacity = capacity;
8395         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8396         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8397 }
8398
8399 /*
8400  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8401  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8402  * Return true is the capacity is reduced
8403  */
8404 static inline int
8405 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8406 {
8407         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8408                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8409 }
8410
8411 /*
8412  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
8413  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
8414  * the task's current CPU is heavily pressured.
8415  */
8416 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8417 {
8418         return rq->misfit_task_load &&
8419                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
8420                  check_cpu_capacity(rq, sd));
8421 }
8422
8423 /*
8424  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8425  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
8426  *
8427  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8428  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8429  * Something like:
8430  *
8431  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8432  *              *     * * *
8433  *
8434  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8435  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8436  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8437  *
8438  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8439  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8440  * moving tasks due to affinity constraints.
8441  *
8442  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8443  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8444  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8445  * to create an effective group imbalance.
8446  *
8447  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8448  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8449  * subtle and fragile situation.
8450  */
8451
8452 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8453 {
8454         return group->sgc->imbalance;
8455 }
8456
8457 /*
8458  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8459  * be used by some tasks.
8460  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8461  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8462  * available capacity for CFS tasks.
8463  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8464  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8465  * capacity in meaningful for the load balancer.
8466  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8467  * any benefit for the load balance.
8468  */
8469 static inline bool
8470 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8471 {
8472         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8473                 return true;
8474
8475         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8476                         (sgs->group_runnable * 100))
8477                 return false;
8478
8479         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8480                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8481                 return true;
8482
8483         return false;
8484 }
8485
8486 /*
8487  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8488  *  handle.
8489  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8490  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8491  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8492  *  false.
8493  */
8494 static inline bool
8495 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8496 {
8497         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8498                 return false;
8499
8500         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8501                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8502                 return true;
8503
8504         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8505                         (sgs->group_runnable * 100))
8506                 return true;
8507
8508         return false;
8509 }
8510
8511 static inline enum
8512 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
8513                           struct sched_group *group,
8514                           struct sg_lb_stats *sgs)
8515 {
8516         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
8517                 return group_overloaded;
8518
8519         if (sg_imbalanced(group))
8520                 return group_imbalanced;
8521
8522         if (sgs->group_asym_packing)
8523                 return group_asym_packing;
8524
8525         if (sgs->group_misfit_task_load)
8526                 return group_misfit_task;
8527
8528         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
8529                 return group_fully_busy;
8530
8531         return group_has_spare;
8532 }
8533
8534 /**
8535  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8536  * @env: The load balancing environment.
8537  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8538  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8539  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
8540  */
8541 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8542                                       struct sched_group *group,
8543                                       struct sg_lb_stats *sgs,
8544                                       int *sg_status)
8545 {
8546         int i, nr_running, local_group;
8547
8548         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8549
8550         local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(group));
8551
8552         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8553                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8554
8555                 sgs->group_load += cpu_load(rq);
8556                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8557                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
8558                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8559
8560                 nr_running = rq->nr_running;
8561                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8562
8563                 if (nr_running > 1)
8564                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8565
8566                 if (cpu_overutilized(i))
8567                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
8568
8569 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8570                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8571                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8572 #endif
8573                 /*
8574                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8575                  */
8576                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
8577                         sgs->idle_cpus++;
8578                         /* Idle cpu can't have misfit task */
8579                         continue;
8580                 }
8581
8582                 if (local_group)
8583                         continue;
8584
8585                 /* Check for a misfit task on the cpu */
8586                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8587                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8588                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8589                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8590                 }
8591         }
8592
8593         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
8594         if (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
8595             env->idle != CPU_NOT_IDLE &&
8596             sgs->sum_h_nr_running &&
8597             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu)) {
8598                 sgs->group_asym_packing = 1;
8599         }
8600
8601         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8602
8603         sgs->group_weight = group->group_weight;
8604
8605         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
8606
8607         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
8608         if (sgs->group_type == group_overloaded)
8609                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8610                                 sgs->group_capacity;
8611 }
8612
8613 /**
8614  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8615  * @env: The load balancing environment.
8616  * @sds: sched_domain statistics
8617  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8618  * @sgs: sched_group statistics
8619  *
8620  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8621  * busiest group.
8622  *
8623  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8624  * busiest group. %false otherwise.
8625  */
8626 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8627                                    struct sd_lb_stats *sds,
8628                                    struct sched_group *sg,
8629                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8630 {
8631         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8632
8633         /* Make sure that there is at least one task to pull */
8634         if (!sgs->sum_h_nr_running)
8635                 return false;
8636
8637         /*
8638          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8639          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8640          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8641          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8642          */
8643         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8644             (!capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), sg->sgc->max_capacity) ||
8645              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
8646                 return false;
8647
8648         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8649                 return true;
8650
8651         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8652                 return false;
8653
8654         /*
8655          * The candidate and the current busiest group are the same type of
8656          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
8657          */
8658
8659         switch (sgs->group_type) {
8660         case group_overloaded:
8661                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
8662                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8663                         return false;
8664                 break;
8665
8666         case group_imbalanced:
8667                 /*
8668                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
8669                  * choose one more than another.
8670                  */
8671                 return false;
8672
8673         case group_asym_packing:
8674                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8675                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
8676                         return false;
8677                 break;
8678
8679         case group_misfit_task:
8680                 /*
8681                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
8682                  * misfit.
8683                  */
8684                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8685                         return false;
8686                 break;
8687
8688         case group_fully_busy:
8689                 /*
8690                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
8691                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
8692                  * group because tasks have all compute capacity that they need
8693                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
8694                  * contention when accessing shared HW resources.
8695                  *
8696                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
8697                  * select the 1st one.
8698                  */
8699                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8700                         return false;
8701                 break;
8702
8703         case group_has_spare:
8704                 /*
8705                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
8706                  * and highest number of running tasks. We could also compare
8707                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
8708                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
8709                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
8710                  */
8711                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
8712                         return false;
8713                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
8714                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
8715                         return false;
8716
8717                 break;
8718         }
8719
8720         /*
8721          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
8722          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
8723          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
8724          * considered.
8725          */
8726         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
8727             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
8728             (capacity_greater(sg->sgc->min_capacity, capacity_of(env->dst_cpu))))
8729                 return false;
8730
8731         return true;
8732 }
8733
8734 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8735 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8736 {
8737         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8738                 return regular;
8739         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8740                 return remote;
8741         return all;
8742 }
8743
8744 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8745 {
8746         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8747                 return regular;
8748         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8749                 return remote;
8750         return all;
8751 }
8752 #else
8753 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8754 {
8755         return all;
8756 }
8757
8758 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8759 {
8760         return regular;
8761 }
8762 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8763
8764
8765 struct sg_lb_stats;
8766
8767 /*
8768  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
8769  */
8770
8771 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
8772 {
8773         /* Task has no contribution or is new */
8774         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
8775                 return 0;
8776
8777         if (task_on_rq_queued(p))
8778                 return 1;
8779
8780         return 0;
8781 }
8782
8783 /**
8784  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
8785  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
8786  * @p: task which should be ignored.
8787  *
8788  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
8789  */
8790 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
8791 {
8792         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8793
8794         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
8795                 return 0;
8796
8797         /*
8798          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
8799          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
8800          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
8801          */
8802
8803 #ifdef CONFIG_SMP
8804         if (rq->ttwu_pending)
8805                 return 0;
8806 #endif
8807
8808         return 1;
8809 }
8810
8811 /*
8812  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
8813  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
8814  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8815  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8816  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
8817  */
8818 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
8819                                           struct sched_group *group,
8820                                           struct sg_lb_stats *sgs,
8821                                           struct task_struct *p)
8822 {
8823         int i, nr_running;
8824
8825         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8826
8827         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
8828                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8829                 unsigned int local;
8830
8831                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
8832                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
8833                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
8834                 local = task_running_on_cpu(i, p);
8835                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
8836
8837                 nr_running = rq->nr_running - local;
8838                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8839
8840                 /*
8841                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
8842                  */
8843                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
8844                         sgs->idle_cpus++;
8845
8846         }
8847
8848         /* Check if task fits in the group */
8849         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8850             !task_fits_capacity(p, group->sgc->max_capacity)) {
8851                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
8852         }
8853
8854         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8855
8856         sgs->group_weight = group->group_weight;
8857
8858         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
8859
8860         /*
8861          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
8862          * overloaded
8863          */
8864         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
8865                 sgs->group_type == group_overloaded)
8866                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8867                                 sgs->group_capacity;
8868 }
8869
8870 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
8871                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
8872                                struct sched_group *group,
8873                                struct sg_lb_stats *sgs)
8874 {
8875         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
8876                 return true;
8877
8878         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
8879                 return false;
8880
8881         /*
8882          * The candidate and the current idlest group are the same type of
8883          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
8884          */
8885
8886         switch (sgs->group_type) {
8887         case group_overloaded:
8888         case group_fully_busy:
8889                 /* Select the group with lowest avg_load. */
8890                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
8891                         return false;
8892                 break;
8893
8894         case group_imbalanced:
8895         case group_asym_packing:
8896                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
8897                 return false;
8898
8899         case group_misfit_task:
8900                 /* Select group with the highest max capacity */
8901                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
8902                         return false;
8903                 break;
8904
8905         case group_has_spare:
8906                 /* Select group with most idle CPUs */
8907                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
8908                         return false;
8909
8910                 /* Select group with lowest group_util */
8911                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
8912                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
8913                         return false;
8914
8915                 break;
8916         }
8917
8918         return true;
8919 }
8920
8921 /*
8922  * Allow a NUMA imbalance if busy CPUs is less than 25% of the domain.
8923  * This is an approximation as the number of running tasks may not be
8924  * related to the number of busy CPUs due to sched_setaffinity.
8925  */
8926 static inline bool allow_numa_imbalance(int dst_running, int dst_weight)
8927 {
8928         return (dst_running < (dst_weight >> 2));
8929 }
8930
8931 /*
8932  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
8933  * domain.
8934  *
8935  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
8936  */
8937 static struct sched_group *
8938 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
8939 {
8940         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
8941         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
8942         struct sg_lb_stats *sgs;
8943         unsigned long imbalance;
8944         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
8945                         .avg_load = UINT_MAX,
8946                         .group_type = group_overloaded,
8947         };
8948
8949         do {
8950                 int local_group;
8951
8952                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
8953                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
8954                                         p->cpus_ptr))
8955                         continue;
8956
8957                 /* Skip over this group if no cookie matched */
8958                 if (!sched_group_cookie_match(cpu_rq(this_cpu), p, group))
8959                         continue;
8960
8961                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
8962                                                sched_group_span(group));
8963
8964                 if (local_group) {
8965                         sgs = &local_sgs;
8966                         local = group;
8967                 } else {
8968                         sgs = &tmp_sgs;
8969                 }
8970
8971                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
8972
8973                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
8974                         idlest = group;
8975                         idlest_sgs = *sgs;
8976                 }
8977
8978         } while (group = group->next, group != sd->groups);
8979
8980
8981         /* There is no idlest group to push tasks to */
8982         if (!idlest)
8983                 return NULL;
8984
8985         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
8986         if (!local)
8987                 return idlest;
8988
8989         /*
8990          * If the local group is idler than the selected idlest group
8991          * don't try and push the task.
8992          */
8993         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
8994                 return NULL;
8995
8996         /*
8997          * If the local group is busier than the selected idlest group
8998          * try and push the task.
8999          */
9000         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
9001                 return idlest;
9002
9003         switch (local_sgs.group_type) {
9004         case group_overloaded:
9005         case group_fully_busy:
9006
9007                 /* Calculate allowed imbalance based on load */
9008                 imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
9009                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
9010
9011                 /*
9012                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
9013                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
9014                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
9015                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
9016                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
9017                  * and consider staying local.
9018                  */
9019
9020                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
9021                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
9022                         return NULL;
9023
9024                 /*
9025                  * If the local group is less loaded than the selected
9026                  * idlest group don't try and push any tasks.
9027                  */
9028                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
9029                         return NULL;
9030
9031                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
9032                         return NULL;
9033                 break;
9034
9035         case group_imbalanced:
9036         case group_asym_packing:
9037                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
9038                 return NULL;
9039
9040         case group_misfit_task:
9041                 /* Select group with the highest max capacity */
9042                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
9043                         return NULL;
9044                 break;
9045
9046         case group_has_spare:
9047                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
9048 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9049                         int idlest_cpu;
9050                         /*
9051                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
9052                          * the preferred node
9053                          */
9054                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9055                                 return NULL;
9056
9057                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
9058                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9059                                 return idlest;
9060 #endif
9061                         /*
9062                          * Otherwise, keep the task on this node to stay close
9063                          * its wakeup source and improve locality. If there is
9064                          * a real need of migration, periodic load balance will
9065                          * take care of it.
9066                          */
9067                         if (allow_numa_imbalance(local_sgs.sum_nr_running, sd->span_weight))
9068                                 return NULL;
9069                 }
9070
9071                 /*
9072                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
9073                  * compare the utilization which is more stable but it can end
9074                  * up that the group has less spare capacity but finally more
9075                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
9076                  */
9077                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
9078                         return NULL;
9079                 break;
9080         }
9081
9082         return idlest;
9083 }
9084
9085 /**
9086  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
9087  * @env: The load balancing environment.
9088  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
9089  */
9090
9091 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9092 {
9093         struct sched_domain *child = env->sd->child;
9094         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9095         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
9096         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
9097         int sg_status = 0;
9098
9099         do {
9100                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
9101                 int local_group;
9102
9103                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
9104                 if (local_group) {
9105                         sds->local = sg;
9106                         sgs = local;
9107
9108                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
9109                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
9110                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
9111                 }
9112
9113                 update_sg_lb_stats(env, sg, sgs, &sg_status);
9114
9115                 if (local_group)
9116                         goto next_group;
9117
9118
9119                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
9120                         sds->busiest = sg;
9121                         sds->busiest_stat = *sgs;
9122                 }
9123
9124 next_group:
9125                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
9126                 sds->total_load += sgs->group_load;
9127                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
9128
9129                 sg = sg->next;
9130         } while (sg != env->sd->groups);
9131
9132         /* Tag domain that child domain prefers tasks go to siblings first */
9133         sds->prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
9134
9135
9136         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
9137                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
9138
9139         if (!env->sd->parent) {
9140                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9141
9142                 /* update overload indicator if we are at root domain */
9143                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
9144
9145                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
9146                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9147                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9148         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
9149                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9150
9151                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
9152                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
9153         }
9154 }
9155
9156 #define NUMA_IMBALANCE_MIN 2
9157
9158 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance,
9159                                 int dst_running, int dst_weight)
9160 {
9161         if (!allow_numa_imbalance(dst_running, dst_weight))
9162                 return imbalance;
9163
9164         /*
9165          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
9166          * tasks that remain local when the destination is lightly loaded.
9167          */
9168         if (imbalance <= NUMA_IMBALANCE_MIN)
9169                 return 0;
9170
9171         return imbalance;
9172 }
9173
9174 /**
9175  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
9176  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
9177  * @env: load balance environment
9178  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
9179  */
9180 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9181 {
9182         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9183
9184         local = &sds->local_stat;
9185         busiest = &sds->busiest_stat;
9186
9187         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
9188                 /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
9189                 env->migration_type = migrate_misfit;
9190                 env->imbalance = 1;
9191                 return;
9192         }
9193
9194         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
9195                 /*
9196                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
9197                  * the preferred CPU.
9198                  */
9199                 env->migration_type = migrate_task;
9200                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
9201                 return;
9202         }
9203
9204         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
9205                 /*
9206                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
9207                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
9208                  * the imbalance. The next load balance will take care of
9209                  * balancing back the system.
9210                  */
9211                 env->migration_type = migrate_task;
9212                 env->imbalance = 1;
9213                 return;
9214         }
9215
9216         /*
9217          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
9218          * emptying busiest.
9219          */
9220         if (local->group_type == group_has_spare) {
9221                 if ((busiest->group_type > group_fully_busy) &&
9222                     !(env->sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES)) {
9223                         /*
9224                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
9225                          * capacity. This might end up creating spare capacity
9226                          * in busiest or busiest still being overloaded but
9227                          * there is no simple way to directly compute the
9228                          * amount of load to migrate in order to balance the
9229                          * system.
9230                          */
9231                         env->migration_type = migrate_util;
9232                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
9233                                          local->group_util;
9234
9235                         /*
9236                          * In some cases, the group's utilization is max or even
9237                          * higher than capacity because of migrations but the
9238                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
9239                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
9240                          * try to pull it.
9241                          */
9242                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
9243                                 env->migration_type = migrate_task;
9244                                 env->imbalance = 1;
9245                         }
9246
9247                         return;
9248                 }
9249
9250                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
9251                         unsigned int nr_diff = busiest->sum_nr_running;
9252                         /*
9253                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
9254                          * groups.
9255                          */
9256                         env->migration_type = migrate_task;
9257                         lsub_positive(&nr_diff, local->sum_nr_running);
9258                         env->imbalance = nr_diff >> 1;
9259                 } else {
9260
9261                         /*
9262                          * If there is no overload, we just want to even the number of
9263                          * idle cpus.
9264                          */
9265                         env->migration_type = migrate_task;
9266                         env->imbalance = max_t(long, 0, (local->idle_cpus -
9267                                                  busiest->idle_cpus) >> 1);
9268                 }
9269
9270                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
9271                 if (env->sd->flags & SD_NUMA) {
9272                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
9273                                 busiest->sum_nr_running, busiest->group_weight);
9274                 }
9275
9276                 return;
9277         }
9278
9279         /*
9280          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
9281          * busiest group
9282          */
9283         if (local->group_type < group_overloaded) {
9284                 /*
9285                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
9286                  * finally needed.
9287                  */
9288
9289                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9290                                   local->group_capacity;
9291
9292                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9293                                 sds->total_capacity;
9294                 /*
9295                  * If the local group is more loaded than the selected
9296                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9297                  */
9298                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
9299                         env->imbalance = 0;
9300                         return;
9301                 }
9302         }
9303
9304         /*
9305          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
9306          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
9307          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
9308          * below the average load. At the same time, we also don't want to
9309          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
9310          * the minimum possible imbalance.
9311          */
9312         env->migration_type = migrate_load;
9313         env->imbalance = min(
9314                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
9315                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
9316         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
9317 }
9318
9319 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
9320
9321 /*
9322  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
9323  *
9324  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
9325  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
9326  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
9327  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  force      force
9328  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
9329  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
9330  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
9331  *
9332  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
9333  *            statistics.
9334  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
9335  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
9336  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
9337  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
9338  *            different in groups.
9339  */
9340
9341 /**
9342  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
9343  * if there is an imbalance.
9344  *
9345  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
9346  * to restore balance.
9347  *
9348  * @env: The load balancing environment.
9349  *
9350  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
9351  */
9352 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
9353 {
9354         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9355         struct sd_lb_stats sds;
9356
9357         init_sd_lb_stats(&sds);
9358
9359         /*
9360          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
9361          * this level.
9362          */
9363         update_sd_lb_stats(env, &sds);
9364
9365         if (sched_energy_enabled()) {
9366                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9367
9368                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
9369                         goto out_balanced;
9370         }
9371
9372         local = &sds.local_stat;
9373         busiest = &sds.busiest_stat;
9374
9375         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
9376         if (!sds.busiest)
9377                 goto out_balanced;
9378
9379         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
9380         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
9381                 goto force_balance;
9382
9383         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
9384         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
9385                 goto force_balance;
9386
9387         /*
9388          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
9389          * work because they assume all things are equal, which typically
9390          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
9391          */
9392         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
9393                 goto force_balance;
9394
9395         /*
9396          * If the local group is busier than the selected busiest group
9397          * don't try and pull any tasks.
9398          */
9399         if (local->group_type > busiest->group_type)
9400                 goto out_balanced;
9401
9402         /*
9403          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
9404          * between tasks.
9405          */
9406         if (local->group_type == group_overloaded) {
9407                 /*
9408                  * If the local group is more loaded than the selected
9409                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9410                  */
9411                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
9412                         goto out_balanced;
9413
9414                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
9415                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9416                                 sds.total_capacity;
9417
9418                 /*
9419                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
9420                  * domain average load.
9421                  */
9422                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
9423                         goto out_balanced;
9424
9425                 /*
9426                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
9427                  * conservative.
9428                  */
9429                 if (100 * busiest->avg_load <=
9430                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
9431                         goto out_balanced;
9432         }
9433
9434         /* Try to move all excess tasks to child's sibling domain */
9435         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
9436             busiest->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)
9437                 goto force_balance;
9438
9439         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
9440                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
9441                         /*
9442                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
9443                          * result the local one too) but this CPU is already
9444                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
9445                          */
9446                         goto out_balanced;
9447
9448                 if (busiest->group_weight > 1 &&
9449                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1))
9450                         /*
9451                          * If the busiest group is not overloaded
9452                          * and there is no imbalance between this and busiest
9453                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
9454                          * becomes significant if the diff is greater than 1
9455                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
9456                          * on another group. Of course this applies only if
9457                          * there is more than 1 CPU per group.
9458                          */
9459                         goto out_balanced;
9460
9461                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1)
9462                         /*
9463                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
9464                          */
9465                         goto out_balanced;
9466         }
9467
9468 force_balance:
9469         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
9470         calculate_imbalance(env, &sds);
9471         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
9472
9473 out_balanced:
9474         env->imbalance = 0;
9475         return NULL;
9476 }
9477
9478 /*
9479  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
9480  */
9481 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
9482                                      struct sched_group *group)
9483 {
9484         struct rq *busiest = NULL, *rq;
9485         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
9486         unsigned int busiest_nr = 0;
9487         int i;
9488
9489         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9490                 unsigned long capacity, load, util;
9491                 unsigned int nr_running;
9492                 enum fbq_type rt;
9493
9494                 rq = cpu_rq(i);
9495                 rt = fbq_classify_rq(rq);
9496
9497                 /*
9498                  * We classify groups/runqueues into three groups:
9499                  *  - regular: there are !numa tasks
9500                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
9501                  *  - all:     there is no distinction
9502                  *
9503                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
9504                  * ignore those when there's better options.
9505                  *
9506                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
9507                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
9508                  * queue by moving tasks around inside the node.
9509                  *
9510                  * If we cannot move enough load due to this classification
9511                  * the next pass will adjust the group classification and
9512                  * allow migration of more tasks.
9513                  *
9514                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
9515                  */
9516                 if (rt > env->fbq_type)
9517                         continue;
9518
9519                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
9520                 if (!nr_running)
9521                         continue;
9522
9523                 capacity = capacity_of(i);
9524
9525                 /*
9526                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
9527                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
9528                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
9529                  * average load.
9530                  */
9531                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9532                     !capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), capacity) &&
9533                     nr_running == 1)
9534                         continue;
9535
9536                 switch (env->migration_type) {
9537                 case migrate_load:
9538                         /*
9539                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
9540                          * which is not scaled with the CPU capacity.
9541                          */
9542                         load = cpu_load(rq);
9543
9544                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
9545                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
9546                                 break;
9547
9548                         /*
9549                          * For the load comparisons with the other CPUs,
9550                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
9551                          * capacity, so that the load can be moved away
9552                          * from the CPU that is potentially running at a
9553                          * lower capacity.
9554                          *
9555                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
9556                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
9557                          * division works out to:
9558                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
9559                          * where j is our previous maximum.
9560                          */
9561                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
9562                                 busiest_load = load;
9563                                 busiest_capacity = capacity;
9564                                 busiest = rq;
9565                         }
9566                         break;
9567
9568                 case migrate_util:
9569                         util = cpu_util(cpu_of(rq));
9570
9571                         /*
9572                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
9573                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
9574                          * detach the task.
9575                          */
9576                         if (nr_running <= 1)
9577                                 continue;
9578
9579                         if (busiest_util < util) {
9580                                 busiest_util = util;
9581                                 busiest = rq;
9582                         }
9583                         break;
9584
9585                 case migrate_task:
9586                         if (busiest_nr < nr_running) {
9587                                 busiest_nr = nr_running;
9588                                 busiest = rq;
9589                         }
9590                         break;
9591
9592                 case migrate_misfit:
9593                         /*
9594                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
9595                          * simply seek the "biggest" misfit task.
9596                          */
9597                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
9598                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
9599                                 busiest = rq;
9600                         }
9601
9602                         break;
9603
9604                 }
9605         }
9606
9607         return busiest;
9608 }
9609
9610 /*
9611  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
9612  * so long as it is large enough.
9613  */
9614 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
9615
9616 static inline bool
9617 asym_active_balance(struct lb_env *env)
9618 {
9619         /*
9620          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
9621          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
9622          * highest priority CPUs.
9623          */
9624         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
9625                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
9626 }
9627
9628 static inline bool
9629 imbalanced_active_balance(struct lb_env *env)
9630 {
9631         struct sched_domain *sd = env->sd;
9632
9633         /*
9634          * The imbalanced case includes the case of pinned tasks preventing a fair
9635          * distribution of the load on the system but also the even distribution of the
9636          * threads on a system with spare capacity
9637          */
9638         if ((env->migration_type == migrate_task) &&
9639             (sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2))
9640                 return 1;
9641
9642         return 0;
9643 }
9644
9645 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
9646 {
9647         struct sched_domain *sd = env->sd;
9648
9649         if (asym_active_balance(env))
9650                 return 1;
9651
9652         if (imbalanced_active_balance(env))
9653                 return 1;
9654
9655         /*
9656          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
9657          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
9658          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
9659          * available on dst_cpu.
9660          */
9661         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9662             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
9663                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
9664                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
9665                         return 1;
9666         }
9667
9668         if (env->migration_type == migrate_misfit)
9669                 return 1;
9670
9671         return 0;
9672 }
9673
9674 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
9675
9676 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
9677 {
9678         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9679         int cpu;
9680
9681         /*
9682          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
9683          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
9684          */
9685         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
9686                 return 0;
9687
9688         /*
9689          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
9690          * to do the newly idle load balance.
9691          */
9692         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9693                 return 1;
9694
9695         /* Try to find first idle CPU */
9696         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
9697                 if (!idle_cpu(cpu))
9698                         continue;
9699
9700                 /* Are we the first idle CPU? */
9701                 return cpu == env->dst_cpu;
9702         }
9703
9704         /* Are we the first CPU of this group ? */
9705         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
9706 }
9707
9708 /*
9709  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
9710  * tasks if there is an imbalance.
9711  */
9712 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
9713                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
9714                         int *continue_balancing)
9715 {
9716         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
9717         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
9718         struct sched_group *group;
9719         struct rq *busiest;
9720         struct rq_flags rf;
9721         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
9722
9723         struct lb_env env = {
9724                 .sd             = sd,
9725                 .dst_cpu        = this_cpu,
9726                 .dst_rq         = this_rq,
9727                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
9728                 .idle           = idle,
9729                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
9730                 .cpus           = cpus,
9731                 .fbq_type       = all,
9732                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
9733         };
9734
9735         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
9736
9737         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
9738
9739 redo:
9740         if (!should_we_balance(&env)) {
9741                 *continue_balancing = 0;
9742                 goto out_balanced;
9743         }
9744
9745         group = find_busiest_group(&env);
9746         if (!group) {
9747                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
9748                 goto out_balanced;
9749         }
9750
9751         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
9752         if (!busiest) {
9753                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
9754                 goto out_balanced;
9755         }
9756
9757         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
9758
9759         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
9760
9761         env.src_cpu = busiest->cpu;
9762         env.src_rq = busiest;
9763
9764         ld_moved = 0;
9765         /* Clear this flag as soon as we find a pullable task */
9766         env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9767         if (busiest->nr_running > 1) {
9768                 /*
9769                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
9770                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
9771                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
9772                  * correctly treated as an imbalance.
9773                  */
9774                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
9775
9776 more_balance:
9777                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
9778                 update_rq_clock(busiest);
9779
9780                 /*
9781                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
9782                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
9783                  */
9784                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
9785
9786                 /*
9787                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
9788                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
9789                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
9790                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
9791                  * See task_rq_lock() family for the details.
9792                  */
9793
9794                 rq_unlock(busiest, &rf);
9795
9796                 if (cur_ld_moved) {
9797                         attach_tasks(&env);
9798                         ld_moved += cur_ld_moved;
9799                 }
9800
9801                 local_irq_restore(rf.flags);
9802
9803                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
9804                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
9805                         goto more_balance;
9806                 }
9807
9808                 /*
9809                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
9810                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
9811                  * where they can run. The upper limit on how many times we
9812                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
9813                  * sched_group.
9814                  *
9815                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
9816                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
9817                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
9818                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
9819                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
9820                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
9821                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
9822                  * given_cpu) causing excess load to be moved to given_cpu.
9823                  * This however should not happen so much in practice and
9824                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
9825                  * excess load moved.
9826                  */
9827                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
9828
9829                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
9830                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
9831
9832                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
9833                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
9834                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
9835                         env.loop         = 0;
9836                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
9837
9838                         /*
9839                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
9840                          * need to continue with same src_cpu.
9841                          */
9842                         goto more_balance;
9843                 }
9844
9845                 /*
9846                  * We failed to reach balance because of affinity.
9847                  */
9848                 if (sd_parent) {
9849                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9850
9851                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
9852                                 *group_imbalance = 1;
9853                 }
9854
9855                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
9856                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9857                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
9858                         /*
9859                          * Attempting to continue load balancing at the current
9860                          * sched_domain level only makes sense if there are
9861                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
9862                          * pull load from which are not contained within the
9863                          * destination group that is receiving any migrated
9864                          * load.
9865                          */
9866                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
9867                                 env.loop = 0;
9868                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
9869                                 goto redo;
9870                         }
9871                         goto out_all_pinned;
9872                 }
9873         }
9874
9875         if (!ld_moved) {
9876                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
9877                 /*
9878                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
9879                  * We do not want newidle balance, which can be very
9880                  * frequent, pollute the failure counter causing
9881                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
9882                  */
9883                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
9884                         sd->nr_balance_failed++;
9885
9886                 if (need_active_balance(&env)) {
9887                         unsigned long flags;
9888
9889                         raw_spin_rq_lock_irqsave(busiest, flags);
9890
9891                         /*
9892                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
9893                          * if the curr task on busiest CPU can't be
9894                          * moved to this_cpu:
9895                          */
9896                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
9897                                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
9898                                 goto out_one_pinned;
9899                         }
9900
9901                         /* Record that we found at least one task that could run on this_cpu */
9902                         env.flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
9903
9904                         /*
9905                          * ->active_balance synchronizes accesses to
9906                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
9907                          * only after active load balance is finished.
9908                          */
9909                         if (!busiest->active_balance) {
9910                                 busiest->active_balance = 1;
9911                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
9912                                 active_balance = 1;
9913                         }
9914                         raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
9915
9916                         if (active_balance) {
9917                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
9918                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
9919                                         &busiest->active_balance_work);
9920                         }
9921                 }
9922         } else {
9923                 sd->nr_balance_failed = 0;
9924         }
9925
9926         if (likely(!active_balance) || need_active_balance(&env)) {
9927                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
9928                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
9929         }
9930
9931         goto out;
9932
9933 out_balanced:
9934         /*
9935          * We reach balance although we may have faced some affinity
9936          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
9937          * a chance to move and fix the imbalance.
9938          */
9939         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9940                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9941
9942                 if (*group_imbalance)
9943                         *group_imbalance = 0;
9944         }
9945
9946 out_all_pinned:
9947         /*
9948          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
9949          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
9950          * can try to migrate them.
9951          */
9952         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
9953
9954         sd->nr_balance_failed = 0;
9955
9956 out_one_pinned:
9957         ld_moved = 0;
9958
9959         /*
9960          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
9961          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
9962          * skyrocketing in a short amount of time. Skip the balance_interval
9963          * increase logic to avoid that.
9964          */
9965         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9966                 goto out;
9967
9968         /* tune up the balancing interval */
9969         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
9970              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
9971             sd->balance_interval < sd->max_interval)
9972                 sd->balance_interval *= 2;
9973 out:
9974         return ld_moved;
9975 }
9976
9977 static inline unsigned long
9978 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
9979 {
9980         unsigned long interval = sd->balance_interval;
9981
9982         if (cpu_busy)
9983                 interval *= sd->busy_factor;
9984
9985         /* scale ms to jiffies */
9986         interval = msecs_to_jiffies(interval);
9987
9988         /*
9989          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
9990          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
9991          * from being multiples of each other.
9992          */
9993         if (cpu_busy)
9994                 interval -= 1;
9995
9996         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9997
9998         return interval;
9999 }
10000
10001 static inline void
10002 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
10003 {
10004         unsigned long interval, next;
10005
10006         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
10007         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
10008         next = sd->last_balance + interval;
10009
10010         if (time_after(*next_balance, next))
10011                 *next_balance = next;
10012 }
10013
10014 /*
10015  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
10016  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
10017  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
10018  * avoids physical / logical imbalances.
10019  */
10020 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
10021 {
10022         struct rq *busiest_rq = data;
10023         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
10024         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
10025         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
10026         struct sched_domain *sd;
10027         struct task_struct *p = NULL;
10028         struct rq_flags rf;
10029
10030         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
10031         /*
10032          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
10033          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
10034          * inactive CPUs.
10035          */
10036         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
10037                 goto out_unlock;
10038
10039         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
10040         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
10041                      !busiest_rq->active_balance))
10042                 goto out_unlock;
10043
10044         /* Is there any task to move? */
10045         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
10046                 goto out_unlock;
10047
10048         /*
10049          * This condition is "impossible", if it occurs
10050          * we need to fix it. Originally reported by
10051          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
10052          */
10053         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
10054
10055         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
10056         rcu_read_lock();
10057         for_each_domain(target_cpu, sd) {
10058                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
10059                         break;
10060         }
10061
10062         if (likely(sd)) {
10063                 struct lb_env env = {
10064                         .sd             = sd,
10065                         .dst_cpu        = target_cpu,
10066                         .dst_rq         = target_rq,
10067                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
10068                         .src_rq         = busiest_rq,
10069                         .idle           = CPU_IDLE,
10070                         .flags          = LBF_ACTIVE_LB,
10071                 };
10072
10073                 schedstat_inc(sd->alb_count);
10074                 update_rq_clock(busiest_rq);
10075
10076                 p = detach_one_task(&env);
10077                 if (p) {
10078                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
10079                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
10080                         sd->nr_balance_failed = 0;
10081                 } else {
10082                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
10083                 }
10084         }
10085         rcu_read_unlock();
10086 out_unlock:
10087         busiest_rq->active_balance = 0;
10088         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
10089
10090         if (p)
10091                 attach_one_task(target_rq, p);
10092
10093         local_irq_enable();
10094
10095         return 0;
10096 }
10097
10098 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
10099
10100 /*
10101  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
10102  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
10103  */
10104 void update_max_interval(void)
10105 {
10106         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
10107 }
10108
10109 /*
10110  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
10111  * and initiates a balancing operation if so.
10112  *
10113  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
10114  */
10115 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
10116 {
10117         int continue_balancing = 1;
10118         int cpu = rq->cpu;
10119         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10120         unsigned long interval;
10121         struct sched_domain *sd;
10122         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10123         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
10124         int update_next_balance = 0;
10125         int need_serialize, need_decay = 0;
10126         u64 max_cost = 0;
10127
10128         rcu_read_lock();
10129         for_each_domain(cpu, sd) {
10130                 /*
10131                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
10132                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
10133                  */
10134                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
10135                         sd->max_newidle_lb_cost =
10136                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
10137                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
10138                         need_decay = 1;
10139                 }
10140                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
10141
10142                 /*
10143                  * Stop the load balance at this level. There is another
10144                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
10145                  * actively.
10146                  */
10147                 if (!continue_balancing) {
10148                         if (need_decay)
10149                                 continue;
10150                         break;
10151                 }
10152
10153                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10154
10155                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
10156                 if (need_serialize) {
10157                         if (!spin_trylock(&balancing))
10158                                 goto out;
10159                 }
10160
10161                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
10162                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
10163                                 /*
10164                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
10165                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
10166                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
10167                                  */
10168                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10169                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10170                         }
10171                         sd->last_balance = jiffies;
10172                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10173                 }
10174                 if (need_serialize)
10175                         spin_unlock(&balancing);
10176 out:
10177                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
10178                         next_balance = sd->last_balance + interval;
10179                         update_next_balance = 1;
10180                 }
10181         }
10182         if (need_decay) {
10183                 /*
10184                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
10185                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
10186                  */
10187                 rq->max_idle_balance_cost =
10188                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
10189         }
10190         rcu_read_unlock();
10191
10192         /*
10193          * next_balance will be updated only when there is a need.
10194          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
10195          * updated.
10196          */
10197         if (likely(update_next_balance))
10198                 rq->next_balance = next_balance;
10199
10200 }
10201
10202 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
10203 {
10204         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
10205 }
10206
10207 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10208 /*
10209  * idle load balancing details
10210  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
10211  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
10212  *   load balancing for all the idle CPUs.
10213  * - HK_FLAG_MISC CPUs are used for this task, because HK_FLAG_SCHED not set
10214  *   anywhere yet.
10215  */
10216
10217 static inline int find_new_ilb(void)
10218 {
10219         int ilb;
10220
10221         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask,
10222                               housekeeping_cpumask(HK_FLAG_MISC)) {
10223
10224                 if (ilb == smp_processor_id())
10225                         continue;
10226
10227                 if (idle_cpu(ilb))
10228                         return ilb;
10229         }
10230
10231         return nr_cpu_ids;
10232 }
10233
10234 /*
10235  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
10236  * idle CPU in the HK_FLAG_MISC housekeeping set (if there is one).
10237  */
10238 static void kick_ilb(unsigned int flags)
10239 {
10240         int ilb_cpu;
10241
10242         /*
10243          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
10244          * not if we only update stats.
10245          */
10246         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10247                 nohz.next_balance = jiffies+1;
10248
10249         ilb_cpu = find_new_ilb();
10250
10251         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
10252                 return;
10253
10254         /*
10255          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
10256          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
10257          */
10258         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
10259         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
10260                 return;
10261
10262         /*
10263          * This way we generate an IPI on the target CPU which
10264          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
10265          * will be run before returning from the IPI.
10266          */
10267         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
10268 }
10269
10270 /*
10271  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
10272  * of idle CPUs in the system.
10273  */
10274 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
10275 {
10276         unsigned long now = jiffies;
10277         struct sched_domain_shared *sds;
10278         struct sched_domain *sd;
10279         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
10280         unsigned int flags = 0;
10281
10282         if (unlikely(rq->idle_balance))
10283                 return;
10284
10285         /*
10286          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
10287          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
10288          */
10289         nohz_balance_exit_idle(rq);
10290
10291         /*
10292          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
10293          * balancing.
10294          */
10295         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
10296                 return;
10297
10298         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
10299             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10300                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
10301
10302         if (time_before(now, nohz.next_balance))
10303                 goto out;
10304
10305         if (rq->nr_running >= 2) {
10306                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10307                 goto out;
10308         }
10309
10310         rcu_read_lock();
10311
10312         sd = rcu_dereference(rq->sd);
10313         if (sd) {
10314                 /*
10315                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
10316                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
10317                  * on.
10318                  */
10319                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
10320                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10321                         goto unlock;
10322                 }
10323         }
10324
10325         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
10326         if (sd) {
10327                 /*
10328                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
10329                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
10330                  * around.
10331                  */
10332                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
10333                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
10334                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10335                                 goto unlock;
10336                         }
10337                 }
10338         }
10339
10340         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
10341         if (sd) {
10342                 /*
10343                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
10344                  * to run the misfit task on.
10345                  */
10346                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
10347                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10348                         goto unlock;
10349                 }
10350
10351                 /*
10352                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
10353                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
10354                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
10355                  *
10356                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
10357                  */
10358                 goto unlock;
10359         }
10360
10361         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
10362         if (sds) {
10363                 /*
10364                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
10365                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
10366                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
10367                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
10368                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
10369                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
10370                  * like this LLC domain has tasks we could move.
10371                  */
10372                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
10373                 if (nr_busy > 1) {
10374                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10375                         goto unlock;
10376                 }
10377         }
10378 unlock:
10379         rcu_read_unlock();
10380 out:
10381         if (flags)
10382                 kick_ilb(flags);
10383 }
10384
10385 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
10386 {
10387         struct sched_domain *sd;
10388
10389         rcu_read_lock();
10390         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10391
10392         if (!sd || !sd->nohz_idle)
10393                 goto unlock;
10394         sd->nohz_idle = 0;
10395
10396         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10397 unlock:
10398         rcu_read_unlock();
10399 }
10400
10401 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
10402 {
10403         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
10404
10405         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
10406                 return;
10407
10408         rq->nohz_tick_stopped = 0;
10409         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10410         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
10411
10412         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
10413 }
10414
10415 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
10416 {
10417         struct sched_domain *sd;
10418
10419         rcu_read_lock();
10420         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10421
10422         if (!sd || sd->nohz_idle)
10423                 goto unlock;
10424         sd->nohz_idle = 1;
10425
10426         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10427 unlock:
10428         rcu_read_unlock();
10429 }
10430
10431 /*
10432  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
10433  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
10434  */
10435 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
10436 {
10437         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10438
10439         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
10440
10441         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
10442         if (!cpu_active(cpu))
10443                 return;
10444
10445         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
10446         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
10447                 return;
10448
10449         /*
10450          * Can be set safely without rq->lock held
10451          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
10452          * rq->lock is held during the check and the clear
10453          */
10454         rq->has_blocked_load = 1;
10455
10456         /*
10457          * The tick is still stopped but load could have been added in the
10458          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
10459          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
10460          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
10461          */
10462         if (rq->nohz_tick_stopped)
10463                 goto out;
10464
10465         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
10466         if (on_null_domain(rq))
10467                 return;
10468
10469         rq->nohz_tick_stopped = 1;
10470
10471         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10472         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
10473
10474         /*
10475          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
10476          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
10477          * store.
10478          */
10479         smp_mb__after_atomic();
10480
10481         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
10482
10483 out:
10484         /*
10485          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
10486          * enable the periodic update of the load of idle cpus
10487          */
10488         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10489 }
10490
10491 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq)
10492 {
10493         unsigned int cpu = rq->cpu;
10494
10495         if (!rq->has_blocked_load)
10496                 return false;
10497
10498         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
10499                 return false;
10500
10501         if (!time_after(jiffies, READ_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick)))
10502                 return true;
10503
10504         update_blocked_averages(cpu);
10505
10506         return rq->has_blocked_load;
10507 }
10508
10509 /*
10510  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
10511  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
10512  * tasks movement depending of flags.
10513  */
10514 static void _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
10515                                enum cpu_idle_type idle)
10516 {
10517         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10518         unsigned long now = jiffies;
10519         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
10520         bool has_blocked_load = false;
10521         int update_next_balance = 0;
10522         int this_cpu = this_rq->cpu;
10523         int balance_cpu;
10524         struct rq *rq;
10525
10526         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
10527
10528         /*
10529          * We assume there will be no idle load after this update and clear
10530          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
10531          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
10532          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
10533          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
10534          * check the load of an idle cpu.
10535          */
10536         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
10537
10538         /*
10539          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
10540          * store from nohz_balance_enter_idle().
10541          */
10542         smp_mb();
10543
10544         /*
10545          * Start with the next CPU after this_cpu so we will end with this_cpu and let a
10546          * chance for other idle cpu to pull load.
10547          */
10548         for_each_cpu_wrap(balance_cpu,  nohz.idle_cpus_mask, this_cpu+1) {
10549                 if (!idle_cpu(balance_cpu))
10550                         continue;
10551
10552                 /*
10553                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
10554                  * work being done for other CPUs. Next load
10555                  * balancing owner will pick it up.
10556                  */
10557                 if (need_resched()) {
10558                         has_blocked_load = true;
10559                         goto abort;
10560                 }
10561
10562                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
10563
10564                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq);
10565
10566                 /*
10567                  * If time for next balance is due,
10568                  * do the balance.
10569                  */
10570                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
10571                         struct rq_flags rf;
10572
10573                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10574                         update_rq_clock(rq);
10575                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10576
10577                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10578                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
10579                 }
10580
10581                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
10582                         next_balance = rq->next_balance;
10583                         update_next_balance = 1;
10584                 }
10585         }
10586
10587         /*
10588          * next_balance will be updated only when there is a need.
10589          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
10590          * updated.
10591          */
10592         if (likely(update_next_balance))
10593                 nohz.next_balance = next_balance;
10594
10595         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
10596                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
10597
10598 abort:
10599         /* There is still blocked load, enable periodic update */
10600         if (has_blocked_load)
10601                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10602 }
10603
10604 /*
10605  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
10606  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
10607  */
10608 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10609 {
10610         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
10611
10612         if (!flags)
10613                 return false;
10614
10615         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
10616
10617         if (idle != CPU_IDLE)
10618                 return false;
10619
10620         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
10621
10622         return true;
10623 }
10624
10625 /*
10626  * Check if we need to run the ILB for updating blocked load before entering
10627  * idle state.
10628  */
10629 void nohz_run_idle_balance(int cpu)
10630 {
10631         unsigned int flags;
10632
10633         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(cpu));
10634
10635         /*
10636          * Update the blocked load only if no SCHED_SOFTIRQ is about to happen
10637          * (ie NOHZ_STATS_KICK set) and will do the same.
10638          */
10639         if ((flags == NOHZ_NEWILB_KICK) && !need_resched())
10640                 _nohz_idle_balance(cpu_rq(cpu), NOHZ_STATS_KICK, CPU_IDLE);
10641 }
10642
10643 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
10644 {
10645         int this_cpu = this_rq->cpu;
10646
10647         /*
10648          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
10649          * housekeeping
10650          */
10651         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
10652                 return;
10653
10654         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
10655         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
10656                 return;
10657
10658         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
10659         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
10660             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10661                 return;
10662
10663         /*
10664          * Set the need to trigger ILB in order to update blocked load
10665          * before entering idle state.
10666          */
10667         atomic_or(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(this_cpu));
10668 }
10669
10670 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10671 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
10672
10673 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10674 {
10675         return false;
10676 }
10677
10678 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
10679 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10680
10681 /*
10682  * newidle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
10683  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
10684  *
10685  * Returns:
10686  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
10687  *     0 - failed, no new tasks
10688  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
10689  */
10690 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
10691 {
10692         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
10693         int this_cpu = this_rq->cpu;
10694         struct sched_domain *sd;
10695         int pulled_task = 0;
10696         u64 curr_cost = 0;
10697
10698         update_misfit_status(NULL, this_rq);
10699
10700         /*
10701          * There is a task waiting to run. No need to search for one.
10702          * Return 0; the task will be enqueued when switching to idle.
10703          */
10704         if (this_rq->ttwu_pending)
10705                 return 0;
10706
10707         /*
10708          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
10709          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
10710          */
10711         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
10712
10713         /*
10714          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
10715          */
10716         if (!cpu_active(this_cpu))
10717                 return 0;
10718
10719         /*
10720          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
10721          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
10722          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
10723          * re-start the picking loop.
10724          */
10725         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
10726
10727         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
10728             !READ_ONCE(this_rq->rd->overload)) {
10729
10730                 rcu_read_lock();
10731                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
10732                 if (sd)
10733                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10734                 rcu_read_unlock();
10735
10736                 goto out;
10737         }
10738
10739         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
10740
10741         update_blocked_averages(this_cpu);
10742         rcu_read_lock();
10743         for_each_domain(this_cpu, sd) {
10744                 int continue_balancing = 1;
10745                 u64 t0, domain_cost;
10746
10747                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
10748                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10749                         break;
10750                 }
10751
10752                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
10753                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
10754
10755                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
10756                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
10757                                                    &continue_balancing);
10758
10759                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
10760                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
10761                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
10762
10763                         curr_cost += domain_cost;
10764                 }
10765
10766                 update_next_balance(sd, &next_balance);
10767
10768                 /*
10769                  * Stop searching for tasks to pull if there are
10770                  * now runnable tasks on this rq.
10771                  */
10772                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0 ||
10773                     this_rq->ttwu_pending)
10774                         break;
10775         }
10776         rcu_read_unlock();
10777
10778         raw_spin_rq_lock(this_rq);
10779
10780         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
10781                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
10782
10783         /*
10784          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
10785          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
10786          * pretend we pulled a task.
10787          */
10788         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
10789                 pulled_task = 1;
10790
10791         /* Is there a task of a high priority class? */
10792         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
10793                 pulled_task = -1;
10794
10795 out:
10796         /* Move the next balance forward */
10797         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
10798                 this_rq->next_balance = next_balance;
10799
10800         if (pulled_task)
10801                 this_rq->idle_stamp = 0;
10802         else
10803                 nohz_newidle_balance(this_rq);
10804
10805         rq_repin_lock(this_rq, rf);
10806
10807         return pulled_task;
10808 }
10809
10810 /*
10811  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
10812  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
10813  */
10814 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
10815 {
10816         struct rq *this_rq = this_rq();
10817         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
10818                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10819
10820         /*
10821          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
10822          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
10823          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
10824          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
10825          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
10826          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
10827          */
10828         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
10829                 return;
10830
10831         /* normal load balance */
10832         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
10833         rebalance_domains(this_rq, idle);
10834 }
10835
10836 /*
10837  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
10838  */
10839 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
10840 {
10841         /*
10842          * Don't need to rebalance while attached to NULL domain or
10843          * runqueue CPU is not active
10844          */
10845         if (unlikely(on_null_domain(rq) || !cpu_active(cpu_of(rq))))
10846                 return;
10847
10848         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
10849                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
10850
10851         nohz_balancer_kick(rq);
10852 }
10853
10854 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
10855 {
10856         update_sysctl();
10857
10858         update_runtime_enabled(rq);
10859 }
10860
10861 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
10862 {
10863         update_sysctl();
10864
10865         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
10866         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
10867 }
10868
10869 #endif /* CONFIG_SMP */
10870
10871 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
10872 static inline bool
10873 __entity_slice_used(struct sched_entity *se, int min_nr_tasks)
10874 {
10875         u64 slice = sched_slice(cfs_rq_of(se), se);
10876         u64 rtime = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
10877
10878         return (rtime * min_nr_tasks > slice);
10879 }
10880
10881 #define MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE   2
10882 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
10883 {
10884         if (!sched_core_enabled(rq))
10885                 return;
10886
10887         /*
10888          * If runqueue has only one task which used up its slice and
10889          * if the sibling is forced idle, then trigger schedule to
10890          * give forced idle task a chance.
10891          *
10892          * sched_slice() considers only this active rq and it gets the
10893          * whole slice. But during force idle, we have siblings acting
10894          * like a single runqueue and hence we need to consider runnable
10895          * tasks on this CPU and the forced idle CPU. Ideally, we should
10896          * go through the forced idle rq, but that would be a perf hit.
10897          * We can assume that the forced idle CPU has at least
10898          * MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE - 1 tasks and use that to check
10899          * if we need to give up the CPU.
10900          */
10901         if (rq->core->core_forceidle && rq->cfs.nr_running == 1 &&
10902             __entity_slice_used(&curr->se, MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE))
10903                 resched_curr(rq);
10904 }
10905
10906 /*
10907  * se_fi_update - Update the cfs_rq->min_vruntime_fi in a CFS hierarchy if needed.
10908  */
10909 static void se_fi_update(struct sched_entity *se, unsigned int fi_seq, bool forceidle)
10910 {
10911         for_each_sched_entity(se) {
10912                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10913
10914                 if (forceidle) {
10915                         if (cfs_rq->forceidle_seq == fi_seq)
10916                                 break;
10917                         cfs_rq->forceidle_seq = fi_seq;
10918                 }
10919
10920                 cfs_rq->min_vruntime_fi = cfs_rq->min_vruntime;
10921         }
10922 }
10923
10924 void task_vruntime_update(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool in_fi)
10925 {
10926         struct sched_entity *se = &p->se;
10927
10928         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
10929                 return;
10930
10931         se_fi_update(se, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
10932 }
10933
10934 bool cfs_prio_less(struct task_struct *a, struct task_struct *b, bool in_fi)
10935 {
10936         struct rq *rq = task_rq(a);
10937         struct sched_entity *sea = &a->se;
10938         struct sched_entity *seb = &b->se;
10939         struct cfs_rq *cfs_rqa;
10940         struct cfs_rq *cfs_rqb;
10941         s64 delta;
10942
10943         SCHED_WARN_ON(task_rq(b)->core != rq->core);
10944
10945 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10946         /*
10947          * Find an se in the hierarchy for tasks a and b, such that the se's
10948          * are immediate siblings.
10949          */
10950         while (sea->cfs_rq->tg != seb->cfs_rq->tg) {
10951                 int sea_depth = sea->depth;
10952                 int seb_depth = seb->depth;
10953
10954                 if (sea_depth >= seb_depth)
10955                         sea = parent_entity(sea);
10956                 if (sea_depth <= seb_depth)
10957                         seb = parent_entity(seb);
10958         }
10959
10960         se_fi_update(sea, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
10961         se_fi_update(seb, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
10962
10963         cfs_rqa = sea->cfs_rq;
10964         cfs_rqb = seb->cfs_rq;
10965 #else
10966         cfs_rqa = &task_rq(a)->cfs;
10967         cfs_rqb = &task_rq(b)->cfs;
10968 #endif
10969
10970         /*
10971          * Find delta after normalizing se's vruntime with its cfs_rq's
10972          * min_vruntime_fi, which would have been updated in prior calls
10973          * to se_fi_update().
10974          */
10975         delta = (s64)(sea->vruntime - seb->vruntime) +
10976                 (s64)(cfs_rqb->min_vruntime_fi - cfs_rqa->min_vruntime_fi);
10977
10978         return delta > 0;
10979 }
10980 #else
10981 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr) {}
10982 #endif
10983
10984 /*
10985  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
10986  *
10987  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
10988  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
10989  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
10990  * parameters.
10991  */
10992 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
10993 {
10994         struct cfs_rq *cfs_rq;
10995         struct sched_entity *se = &curr->se;
10996
10997         for_each_sched_entity(se) {
10998                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10999                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
11000         }
11001
11002         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
11003                 task_tick_numa(rq, curr);
11004
11005         update_misfit_status(curr, rq);
11006         update_overutilized_status(task_rq(curr));
11007
11008         task_tick_core(rq, curr);
11009 }
11010
11011 /*
11012  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
11013  *  - child not yet on the tasklist
11014  *  - preemption disabled
11015  */
11016 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
11017 {
11018         struct cfs_rq *cfs_rq;
11019         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
11020         struct rq *rq = this_rq();
11021         struct rq_flags rf;
11022
11023         rq_lock(rq, &rf);
11024         update_rq_clock(rq);
11025
11026         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
11027         curr = cfs_rq->curr;
11028         if (curr) {
11029                 update_curr(cfs_rq);
11030                 se->vruntime = curr->vruntime;
11031         }
11032         place_entity(cfs_rq, se, 1);
11033
11034         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
11035                 /*
11036                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
11037                  * 'current' within the tree based on its new key value.
11038                  */
11039                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
11040                 resched_curr(rq);
11041         }
11042
11043         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11044         rq_unlock(rq, &rf);
11045 }
11046
11047 /*
11048  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
11049  * the current task.
11050  */
11051 static void
11052 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
11053 {
11054         if (!task_on_rq_queued(p))
11055                 return;
11056
11057         if (rq->cfs.nr_running == 1)
11058                 return;
11059
11060         /*
11061          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
11062          * our priority decreased, or if we are not currently running on
11063          * this runqueue and our priority is higher than the current's
11064          */
11065         if (task_current(rq, p)) {
11066                 if (p->prio > oldprio)
11067                         resched_curr(rq);
11068         } else
11069                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
11070 }
11071
11072 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
11073 {
11074         struct sched_entity *se = &p->se;
11075
11076         /*
11077          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
11078          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
11079          * vruntime.
11080          */
11081         if (p->on_rq)
11082                 return true;
11083
11084         /*
11085          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
11086          * But there are some cases where it has already been normalized:
11087          *
11088          * - A forked child which is waiting for being woken up by
11089          *   wake_up_new_task().
11090          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
11091          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
11092          */
11093         if (!se->sum_exec_runtime ||
11094             (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
11095                 return true;
11096
11097         return false;
11098 }
11099
11100 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11101 /*
11102  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
11103  * visible to the root
11104  */
11105 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11106 {
11107         struct cfs_rq *cfs_rq;
11108
11109         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se));
11110
11111         /* Start to propagate at parent */
11112         se = se->parent;
11113
11114         for_each_sched_entity(se) {
11115                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11116
11117                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq)){
11118                         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
11119                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
11120                         continue;
11121                 }
11122
11123                 if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
11124                         break;
11125         }
11126 }
11127 #else
11128 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
11129 #endif
11130
11131 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11132 {
11133         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11134
11135         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
11136         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
11137         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11138         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11139         propagate_entity_cfs_rq(se);
11140 }
11141
11142 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11143 {
11144         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11145
11146 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11147         /*
11148          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
11149          * class maintain depth value), reset depth properly.
11150          */
11151         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
11152 #endif
11153
11154         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
11155         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
11156         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11157         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11158         propagate_entity_cfs_rq(se);
11159 }
11160
11161 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11162 {
11163         struct sched_entity *se = &p->se;
11164         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11165
11166         if (!vruntime_normalized(p)) {
11167                 /*
11168                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
11169                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
11170                  */
11171                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
11172                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11173         }
11174
11175         detach_entity_cfs_rq(se);
11176 }
11177
11178 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11179 {
11180         struct sched_entity *se = &p->se;
11181         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11182
11183         attach_entity_cfs_rq(se);
11184
11185         if (!vruntime_normalized(p))
11186                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
11187 }
11188
11189 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11190 {
11191         detach_task_cfs_rq(p);
11192 }
11193
11194 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11195 {
11196         attach_task_cfs_rq(p);
11197
11198         if (task_on_rq_queued(p)) {
11199                 /*
11200                  * We were most likely switched from sched_rt, so
11201                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
11202                  * if we can still preempt the current task.
11203                  */
11204                 if (task_current(rq, p))
11205                         resched_curr(rq);
11206                 else
11207                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
11208         }
11209 }
11210
11211 /* Account for a task changing its policy or group.
11212  *
11213  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
11214  * migrates between groups/classes.
11215  */
11216 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
11217 {
11218         struct sched_entity *se = &p->se;
11219
11220 #ifdef CONFIG_SMP
11221         if (task_on_rq_queued(p)) {
11222                 /*
11223                  * Move the next running task to the front of the list, so our
11224                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
11225                  */
11226                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
11227         }
11228 #endif
11229
11230         for_each_sched_entity(se) {
11231                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11232
11233                 set_next_entity(cfs_rq, se);
11234                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
11235                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
11236         }
11237 }
11238
11239 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
11240 {
11241         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
11242         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
11243 #ifndef CONFIG_64BIT
11244         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
11245 #endif
11246 #ifdef CONFIG_SMP
11247         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
11248 #endif
11249 }
11250
11251 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11252 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
11253 {
11254         struct sched_entity *se = &p->se;
11255
11256         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11257         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
11258 }
11259
11260 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
11261 {
11262         detach_task_cfs_rq(p);
11263         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11264
11265 #ifdef CONFIG_SMP
11266         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
11267         p->se.avg.last_update_time = 0;
11268 #endif
11269         attach_task_cfs_rq(p);
11270 }
11271
11272 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
11273 {
11274         switch (type) {
11275         case TASK_SET_GROUP:
11276                 task_set_group_fair(p);
11277                 break;
11278
11279         case TASK_MOVE_GROUP:
11280                 task_move_group_fair(p);
11281                 break;
11282         }
11283 }
11284
11285 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11286 {
11287         int i;
11288
11289         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11290
11291         for_each_possible_cpu(i) {
11292                 if (tg->cfs_rq)
11293                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
11294                 if (tg->se)
11295                         kfree(tg->se[i]);
11296         }
11297
11298         kfree(tg->cfs_rq);
11299         kfree(tg->se);
11300 }
11301
11302 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11303 {
11304         struct sched_entity *se;
11305         struct cfs_rq *cfs_rq;
11306         int i;
11307
11308         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
11309         if (!tg->cfs_rq)
11310                 goto err;
11311         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
11312         if (!tg->se)
11313                 goto err;
11314
11315         tg->shares = NICE_0_LOAD;
11316
11317         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11318
11319         for_each_possible_cpu(i) {
11320                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
11321                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11322                 if (!cfs_rq)
11323                         goto err;
11324
11325                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
11326                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11327                 if (!se)
11328                         goto err_free_rq;
11329
11330                 init_cfs_rq(cfs_rq);
11331                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
11332                 init_entity_runnable_average(se);
11333         }
11334
11335         return 1;
11336
11337 err_free_rq:
11338         kfree(cfs_rq);
11339 err:
11340         return 0;
11341 }
11342
11343 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11344 {
11345         struct sched_entity *se;
11346         struct rq_flags rf;
11347         struct rq *rq;
11348         int i;
11349
11350         for_each_possible_cpu(i) {
11351                 rq = cpu_rq(i);
11352                 se = tg->se[i];
11353                 rq_lock_irq(rq, &rf);
11354                 update_rq_clock(rq);
11355                 attach_entity_cfs_rq(se);
11356                 sync_throttle(tg, i);
11357                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
11358         }
11359 }
11360
11361 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11362 {
11363         unsigned long flags;
11364         struct rq *rq;
11365         int cpu;
11366
11367         for_each_possible_cpu(cpu) {
11368                 if (tg->se[cpu])
11369                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
11370
11371                 /*
11372                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
11373                  * check on_list without danger of it being re-added.
11374                  */
11375                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
11376                         continue;
11377
11378                 rq = cpu_rq(cpu);
11379
11380                 raw_spin_rq_lock_irqsave(rq, flags);
11381                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
11382                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(rq, flags);
11383         }
11384 }
11385
11386 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
11387                         struct sched_entity *se, int cpu,
11388                         struct sched_entity *parent)
11389 {
11390         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11391
11392         cfs_rq->tg = tg;
11393         cfs_rq->rq = rq;
11394         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
11395
11396         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
11397         tg->se[cpu] = se;
11398
11399         /* se could be NULL for root_task_group */
11400         if (!se)
11401                 return;
11402
11403         if (!parent) {
11404                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
11405                 se->depth = 0;
11406         } else {
11407                 se->cfs_rq = parent->my_q;
11408                 se->depth = parent->depth + 1;
11409         }
11410
11411         se->my_q = cfs_rq;
11412         /* guarantee group entities always have weight */
11413         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
11414         se->parent = parent;
11415 }
11416
11417 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
11418
11419 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11420 {
11421         int i;
11422
11423         /*
11424          * We can't change the weight of the root cgroup.
11425          */
11426         if (!tg->se[0])
11427                 return -EINVAL;
11428
11429         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
11430
11431         mutex_lock(&shares_mutex);
11432         if (tg->shares == shares)
11433                 goto done;
11434
11435         tg->shares = shares;
11436         for_each_possible_cpu(i) {
11437                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11438                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11439                 struct rq_flags rf;
11440
11441                 /* Propagate contribution to hierarchy */
11442                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11443                 update_rq_clock(rq);
11444                 for_each_sched_entity(se) {
11445                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
11446                         update_cfs_group(se);
11447                 }
11448                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11449         }
11450
11451 done:
11452         mutex_unlock(&shares_mutex);
11453         return 0;
11454 }
11455 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11456
11457 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11458
11459 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11460 {
11461         return 1;
11462 }
11463
11464 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11465
11466 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11467
11468 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11469
11470
11471 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
11472 {
11473         struct sched_entity *se = &task->se;
11474         unsigned int rr_interval = 0;
11475
11476         /*
11477          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
11478          * idle runqueue:
11479          */
11480         if (rq->cfs.load.weight)
11481                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
11482
11483         return rr_interval;
11484 }
11485
11486 /*
11487  * All the scheduling class methods:
11488  */
11489 DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
11490
11491         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
11492         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
11493         .yield_task             = yield_task_fair,
11494         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
11495
11496         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
11497
11498         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
11499         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
11500         .set_next_task          = set_next_task_fair,
11501
11502 #ifdef CONFIG_SMP
11503         .balance                = balance_fair,
11504         .pick_task              = pick_task_fair,
11505         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
11506         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
11507
11508         .rq_online              = rq_online_fair,
11509         .rq_offline             = rq_offline_fair,
11510
11511         .task_dead              = task_dead_fair,
11512         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
11513 #endif
11514
11515         .task_tick              = task_tick_fair,
11516         .task_fork              = task_fork_fair,
11517
11518         .prio_changed           = prio_changed_fair,
11519         .switched_from          = switched_from_fair,
11520         .switched_to            = switched_to_fair,
11521
11522         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
11523
11524         .update_curr            = update_curr_fair,
11525
11526 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11527         .task_change_group      = task_change_group_fair,
11528 #endif
11529
11530 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
11531         .uclamp_enabled         = 1,
11532 #endif
11533 };
11534
11535 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
11536 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
11537 {
11538         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
11539
11540         rcu_read_lock();
11541         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
11542                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
11543         rcu_read_unlock();
11544 }
11545
11546 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
11547 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
11548 {
11549         int node;
11550         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
11551         struct numa_group *ng;
11552
11553         rcu_read_lock();
11554         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
11555         for_each_online_node(node) {
11556                 if (p->numa_faults) {
11557                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
11558                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11559                 }
11560                 if (ng) {
11561                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
11562                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11563                 }
11564                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
11565         }
11566         rcu_read_unlock();
11567 }
11568 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
11569 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
11570
11571 __init void init_sched_fair_class(void)
11572 {
11573 #ifdef CONFIG_SMP
11574         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
11575
11576 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
11577         nohz.next_balance = jiffies;
11578         nohz.next_blocked = jiffies;
11579         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
11580 #endif
11581 #endif /* SMP */
11582
11583 }
11584
11585 /*
11586  * Helper functions to facilitate extracting info from tracepoints.
11587  */
11588
11589 const struct sched_avg *sched_trace_cfs_rq_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
11590 {
11591 #ifdef CONFIG_SMP
11592         return cfs_rq ? &cfs_rq->avg : NULL;
11593 #else
11594         return NULL;
11595 #endif
11596 }
11597 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_avg);
11598
11599 char *sched_trace_cfs_rq_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *str, int len)
11600 {
11601         if (!cfs_rq) {
11602                 if (str)
11603                         strlcpy(str, "(null)", len);
11604                 else
11605                         return NULL;
11606         }
11607
11608         cfs_rq_tg_path(cfs_rq, str, len);
11609         return str;
11610 }
11611 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_path);
11612
11613 int sched_trace_cfs_rq_cpu(struct cfs_rq *cfs_rq)
11614 {
11615         return cfs_rq ? cpu_of(rq_of(cfs_rq)) : -1;
11616 }
11617 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_cpu);
11618
11619 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_rt(struct rq *rq)
11620 {
11621 #ifdef CONFIG_SMP
11622         return rq ? &rq->avg_rt : NULL;
11623 #else
11624         return NULL;
11625 #endif
11626 }
11627 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_rt);
11628
11629 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_dl(struct rq *rq)
11630 {
11631 #ifdef CONFIG_SMP
11632         return rq ? &rq->avg_dl : NULL;
11633 #else
11634         return NULL;
11635 #endif
11636 }
11637 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_dl);
11638
11639 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_irq(struct rq *rq)
11640 {
11641 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ)
11642         return rq ? &rq->avg_irq : NULL;
11643 #else
11644         return NULL;
11645 #endif
11646 }
11647 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_irq);
11648
11649 int sched_trace_rq_cpu(struct rq *rq)
11650 {
11651         return rq ? cpu_of(rq) : -1;
11652 }
11653 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu);
11654
11655 int sched_trace_rq_cpu_capacity(struct rq *rq)
11656 {
11657         return rq ?
11658 #ifdef CONFIG_SMP
11659                 rq->cpu_capacity
11660 #else
11661                 SCHED_CAPACITY_SCALE
11662 #endif
11663                 : -1;
11664 }
11665 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu_capacity);
11666
11667 const struct cpumask *sched_trace_rd_span(struct root_domain *rd)
11668 {
11669 #ifdef CONFIG_SMP
11670         return rd ? rd->span : NULL;
11671 #else
11672         return NULL;
11673 #endif
11674 }
11675 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rd_span);
11676
11677 int sched_trace_rq_nr_running(struct rq *rq)
11678 {
11679         return rq ? rq->nr_running : -1;
11680 }
11681 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_nr_running);