Merge tag 's390-5.14-1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/s390/linux
[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         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3041         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
3042 }
3043 #else
3044 static inline void
3045 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3046 static inline void
3047 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3048 #endif
3049
3050 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3051                             unsigned long weight)
3052 {
3053         if (se->on_rq) {
3054                 /* commit outstanding execution time */
3055                 if (cfs_rq->curr == se)
3056                         update_curr(cfs_rq);
3057                 update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3058         }
3059         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3060
3061         update_load_set(&se->load, weight);
3062
3063 #ifdef CONFIG_SMP
3064         do {
3065                 u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3066
3067                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3068         } while (0);
3069 #endif
3070
3071         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3072         if (se->on_rq)
3073                 update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3074
3075 }
3076
3077 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
3078 {
3079         struct sched_entity *se = &p->se;
3080         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3081         struct load_weight *load = &se->load;
3082         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
3083
3084         reweight_entity(cfs_rq, se, weight);
3085         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
3086 }
3087
3088 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3089 #ifdef CONFIG_SMP
3090 /*
3091  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3092  * global sum we all love to hate.
3093  *
3094  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3095  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3096  *
3097  *                     tg->weight * grq->load.weight
3098  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3099  *                       \Sum grq->load.weight
3100  *
3101  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3102  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3103  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3104  *
3105  * So instead of the above, we substitute:
3106  *
3107  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3108  *
3109  * which yields the following:
3110  *
3111  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3112  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3113  *                             tg->load_avg
3114  *
3115  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3116  *
3117  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3118  *
3119  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3120  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3121  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3122  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3123  * yielding bad latency etc..
3124  *
3125  * Now, in that special case (1) reduces to:
3126  *
3127  *                     tg->weight * grq->load.weight
3128  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3129  *                         grp->load.weight
3130  *
3131  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3132  *
3133  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3134  * UP case, like:
3135  *
3136  *   ge->load.weight =
3137  *
3138  *              tg->weight * grq->load.weight
3139  *     ---------------------------------------------------         (5)
3140  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
3141  *
3142  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
3143  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
3144  *
3145  *
3146  *                     tg->weight * grq->load.weight
3147  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
3148  *                             tg_load_avg'
3149  *
3150  * Where:
3151  *
3152  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
3153  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
3154  *
3155  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3156  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3157  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3158  *
3159  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3160  *
3161  * hence icky!
3162  */
3163 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3164 {
3165         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3166         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3167
3168         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3169
3170         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3171
3172         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3173
3174         /* Ensure tg_weight >= load */
3175         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3176         tg_weight += load;
3177
3178         shares = (tg_shares * load);
3179         if (tg_weight)
3180                 shares /= tg_weight;
3181
3182         /*
3183          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3184          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3185          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3186          * the group on a CPU.
3187          *
3188          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3189          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3190          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3191          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3192          * instead of 0.
3193          */
3194         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3195 }
3196 #endif /* CONFIG_SMP */
3197
3198 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3199
3200 /*
3201  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3202  * runqueue.
3203  */
3204 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3205 {
3206         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3207         long shares;
3208
3209         if (!gcfs_rq)
3210                 return;
3211
3212         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3213                 return;
3214
3215 #ifndef CONFIG_SMP
3216         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3217
3218         if (likely(se->load.weight == shares))
3219                 return;
3220 #else
3221         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3222 #endif
3223
3224         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
3225 }
3226
3227 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3228 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3229 {
3230 }
3231 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3232
3233 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3234 {
3235         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3236
3237         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3238                 /*
3239                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3240                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3241                  * a real problem.
3242                  *
3243                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3244                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3245                  * number include things like RT tasks.
3246                  *
3247                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3248                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3249                  *
3250                  * See cpu_util().
3251                  */
3252                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3253         }
3254 }
3255
3256 #ifdef CONFIG_SMP
3257 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3258 /*
3259  * Because list_add_leaf_cfs_rq always places a child cfs_rq on the list
3260  * immediately before a parent cfs_rq, and cfs_rqs are removed from the list
3261  * bottom-up, we only have to test whether the cfs_rq before us on the list
3262  * is our child.
3263  * If cfs_rq is not on the list, test whether a child needs its to be added to
3264  * connect a branch to the tree  * (see list_add_leaf_cfs_rq() for details).
3265  */
3266 static inline bool child_cfs_rq_on_list(struct cfs_rq *cfs_rq)
3267 {
3268         struct cfs_rq *prev_cfs_rq;
3269         struct list_head *prev;
3270
3271         if (cfs_rq->on_list) {
3272                 prev = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
3273         } else {
3274                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3275
3276                 prev = rq->tmp_alone_branch;
3277         }
3278
3279         prev_cfs_rq = container_of(prev, struct cfs_rq, leaf_cfs_rq_list);
3280
3281         return (prev_cfs_rq->tg->parent == cfs_rq->tg);
3282 }
3283
3284 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
3285 {
3286         if (cfs_rq->load.weight)
3287                 return false;
3288
3289         if (cfs_rq->avg.load_sum)
3290                 return false;
3291
3292         if (cfs_rq->avg.util_sum)
3293                 return false;
3294
3295         if (cfs_rq->avg.runnable_sum)
3296                 return false;
3297
3298         if (child_cfs_rq_on_list(cfs_rq))
3299                 return false;
3300
3301         /*
3302          * _avg must be null when _sum are null because _avg = _sum / divider
3303          * Make sure that rounding and/or propagation of PELT values never
3304          * break this.
3305          */
3306         SCHED_WARN_ON(cfs_rq->avg.load_avg ||
3307                       cfs_rq->avg.util_avg ||
3308                       cfs_rq->avg.runnable_avg);
3309
3310         return true;
3311 }
3312
3313 /**
3314  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3315  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3316  *
3317  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3318  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3319  * considerations.
3320  *
3321  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3322  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3323  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3324  *
3325  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3326  */
3327 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3328 {
3329         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3330
3331         /*
3332          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3333          */
3334         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3335                 return;
3336
3337         if (abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3338                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3339                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3340         }
3341 }
3342
3343 /*
3344  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3345  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3346  * including the state of rq->lock, should be made.
3347  */
3348 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3349                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3350 {
3351         u64 p_last_update_time;
3352         u64 n_last_update_time;
3353
3354         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3355                 return;
3356
3357         /*
3358          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3359          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3360          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3361          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3362          * the wakee more load sounds not bad.
3363          */
3364         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3365                 return;
3366
3367 #ifndef CONFIG_64BIT
3368         {
3369                 u64 p_last_update_time_copy;
3370                 u64 n_last_update_time_copy;
3371
3372                 do {
3373                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3374                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3375
3376                         smp_rmb();
3377
3378                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3379                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3380
3381                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3382                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3383         }
3384 #else
3385         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3386         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3387 #endif
3388         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3389         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3390 }
3391
3392
3393 /*
3394  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3395  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3396  * that for each group:
3397  *
3398  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3399  *
3400  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3401  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3402  *
3403  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
3404  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
3405  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
3406  *
3407  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
3408  *
3409  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3410  *
3411  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3412  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3413  *
3414  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3415  *
3416  * And per (1) we have:
3417  *
3418  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3419  *
3420  * Which gives:
3421  *
3422  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3423  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3424  *                               grq->load.weight
3425  *
3426  * Except that is wrong!
3427  *
3428  * Because while for entities historical weight is not important and we
3429  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3430  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3431  *
3432  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3433  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3434  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3435  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3436  *
3437  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3438  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3439  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3440  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3441  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3442  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3443  *
3444  * So we'll have to approximate.. :/
3445  *
3446  * Given the constraint:
3447  *
3448  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3449  *
3450  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3451  * overlap.
3452  *
3453  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3454  *
3455  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3456  *
3457  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3458  *
3459  */
3460
3461 static inline void
3462 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3463 {
3464         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3465         u32 divider;
3466
3467         /* Nothing to update */
3468         if (!delta)
3469                 return;
3470
3471         /*
3472          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3473          * See ___update_load_avg() for details.
3474          */
3475         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3476
3477         /* Set new sched_entity's utilization */
3478         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3479         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3480
3481         /* Update parent cfs_rq utilization */
3482         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3483         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * divider;
3484 }
3485
3486 static inline void
3487 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3488 {
3489         long delta = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
3490         u32 divider;
3491
3492         /* Nothing to update */
3493         if (!delta)
3494                 return;
3495
3496         /*
3497          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3498          * See ___update_load_avg() for details.
3499          */
3500         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3501
3502         /* Set new sched_entity's runnable */
3503         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
3504         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3505
3506         /* Update parent cfs_rq runnable */
3507         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta);
3508         cfs_rq->avg.runnable_sum = cfs_rq->avg.runnable_avg * divider;
3509 }
3510
3511 static inline void
3512 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3513 {
3514         long delta, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3515         unsigned long load_avg;
3516         u64 load_sum = 0;
3517         u32 divider;
3518
3519         if (!runnable_sum)
3520                 return;
3521
3522         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3523
3524         /*
3525          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3526          * See ___update_load_avg() for details.
3527          */
3528         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3529
3530         if (runnable_sum >= 0) {
3531                 /*
3532                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3533                  * the CPU is saturated running == runnable.
3534                  */
3535                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3536                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
3537         } else {
3538                 /*
3539                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3540                  * assuming all tasks are equally runnable.
3541                  */
3542                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3543                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3544                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3545                 }
3546
3547                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3548                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3549         }
3550
3551         /*
3552          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3553          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3554          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3555          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3556          */
3557         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3558         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3559
3560         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3561         load_avg = div_s64(load_sum, divider);
3562
3563         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3564
3565         delta = load_avg - se->avg.load_avg;
3566         if (!delta)
3567                 return;
3568
3569         se->avg.load_avg = load_avg;
3570
3571         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta);
3572         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * divider;
3573 }
3574
3575 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3576 {
3577         cfs_rq->propagate = 1;
3578         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3579 }
3580
3581 /* Update task and its cfs_rq load average */
3582 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3583 {
3584         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3585
3586         if (entity_is_task(se))
3587                 return 0;
3588
3589         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3590         if (!gcfs_rq->propagate)
3591                 return 0;
3592
3593         gcfs_rq->propagate = 0;
3594
3595         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3596
3597         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3598
3599         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3600         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3601         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3602
3603         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3604         trace_pelt_se_tp(se);
3605
3606         return 1;
3607 }
3608
3609 /*
3610  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3611  * group_entity:
3612  */
3613 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3614 {
3615         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3616
3617         /*
3618          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3619          * decay it:
3620          */
3621         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3622                 return false;
3623
3624         /*
3625          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3626          * the utilization of the sched_entity:
3627          */
3628         if (gcfs_rq->propagate)
3629                 return false;
3630
3631         /*
3632          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3633          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3634          * waste of time to try to decay it:
3635          */
3636         return true;
3637 }
3638
3639 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3640
3641 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3642
3643 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3644 {
3645         return 0;
3646 }
3647
3648 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3649
3650 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3651
3652 /**
3653  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3654  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3655  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3656  *
3657  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3658  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3659  * post_init_entity_util_avg().
3660  *
3661  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3662  *
3663  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3664  *
3665  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3666  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3667  */
3668 static inline int
3669 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3670 {
3671         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
3672         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3673         int decayed = 0;
3674
3675         if (cfs_rq->removed.nr) {
3676                 unsigned long r;
3677                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3678
3679                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3680                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3681                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3682                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
3683                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3684                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3685
3686                 r = removed_load;
3687                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3688                 sa->load_sum = sa->load_avg * divider;
3689
3690                 r = removed_util;
3691                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3692                 sa->util_sum = sa->util_avg * divider;
3693
3694                 r = removed_runnable;
3695                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
3696                 sa->runnable_sum = sa->runnable_avg * divider;
3697
3698                 /*
3699                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
3700                  * can use it to estimate removed_load_sum.
3701                  */
3702                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
3703                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
3704
3705                 decayed = 1;
3706         }
3707
3708         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3709
3710 #ifndef CONFIG_64BIT
3711         smp_wmb();
3712         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3713 #endif
3714
3715         return decayed;
3716 }
3717
3718 /**
3719  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3720  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3721  * @se: sched_entity to attach
3722  *
3723  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3724  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3725  */
3726 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3727 {
3728         /*
3729          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3730          * See ___update_load_avg() for details.
3731          */
3732         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3733
3734         /*
3735          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3736          * window because without that, really weird and wonderful things can
3737          * happen.
3738          *
3739          * XXX illustrate
3740          */
3741         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3742         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3743
3744         /*
3745          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3746          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3747          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3748          * _sum a little.
3749          */
3750         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3751
3752         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3753
3754         se->avg.load_sum = divider;
3755         if (se_weight(se)) {
3756                 se->avg.load_sum =
3757                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3758         }
3759
3760         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3761         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3762         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3763         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
3764         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
3765
3766         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3767
3768         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3769
3770         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3771 }
3772
3773 /**
3774  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3775  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3776  * @se: sched_entity to detach
3777  *
3778  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3779  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3780  */
3781 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3782 {
3783         /*
3784          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3785          * See ___update_load_avg() for details.
3786          */
3787         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3788
3789         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3790         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3791         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * divider;
3792         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
3793         cfs_rq->avg.runnable_sum = cfs_rq->avg.runnable_avg * divider;
3794
3795         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3796
3797         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3798
3799         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3800 }
3801
3802 /*
3803  * Optional action to be done while updating the load average
3804  */
3805 #define UPDATE_TG       0x1
3806 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3807 #define DO_ATTACH       0x4
3808
3809 /* Update task and its cfs_rq load average */
3810 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3811 {
3812         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
3813         int decayed;
3814
3815         /*
3816          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3817          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3818          */
3819         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3820                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
3821
3822         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3823         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3824
3825         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3826
3827                 /*
3828                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3829                  * !last_update_time means we've passed through
3830                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3831                  *
3832                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3833                  */
3834                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3835                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
3836
3837         } else if (decayed) {
3838                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3839
3840                 if (flags & UPDATE_TG)
3841                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
3842         }
3843 }
3844
3845 #ifndef CONFIG_64BIT
3846 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3847 {
3848         u64 last_update_time_copy;
3849         u64 last_update_time;
3850
3851         do {
3852                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3853                 smp_rmb();
3854                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3855         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3856
3857         return last_update_time;
3858 }
3859 #else
3860 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3861 {
3862         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3863 }
3864 #endif
3865
3866 /*
3867  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3868  * the previous rq.
3869  */
3870 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3871 {
3872         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3873         u64 last_update_time;
3874
3875         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3876         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
3877 }
3878
3879 /*
3880  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3881  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3882  */
3883 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3884 {
3885         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3886         unsigned long flags;
3887
3888         /*
3889          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3890          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3891          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3892          */
3893
3894         sync_entity_load_avg(se);
3895
3896         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3897         ++cfs_rq->removed.nr;
3898         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3899         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3900         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
3901         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3902 }
3903
3904 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3905 {
3906         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
3907 }
3908
3909 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3910 {
3911         return cfs_rq->avg.load_avg;
3912 }
3913
3914 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3915
3916 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3917 {
3918         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3919 }
3920
3921 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3922 {
3923         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3924
3925         return max(ue.ewma, (ue.enqueued & ~UTIL_AVG_UNCHANGED));
3926 }
3927
3928 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3929 {
3930         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3931 }
3932
3933 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
3934 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3935 {
3936         return clamp(task_util_est(p),
3937                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN),
3938                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX));
3939 }
3940 #else
3941 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3942 {
3943         return task_util_est(p);
3944 }
3945 #endif
3946
3947 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3948                                     struct task_struct *p)
3949 {
3950         unsigned int enqueued;
3951
3952         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3953                 return;
3954
3955         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3956         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3957         enqueued += _task_util_est(p);
3958         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3959
3960         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
3961 }
3962
3963 static inline void util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3964                                     struct task_struct *p)
3965 {
3966         unsigned int enqueued;
3967
3968         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3969                 return;
3970
3971         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3972         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3973         enqueued -= min_t(unsigned int, enqueued, _task_util_est(p));
3974         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3975
3976         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
3977 }
3978
3979 #define UTIL_EST_MARGIN (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)
3980
3981 /*
3982  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3983  * based on the observation that:
3984  *
3985  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3986  *
3987  * NOTE: this only works when value + margin < INT_MAX.
3988  */
3989 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3990 {
3991         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3992 }
3993
3994 static inline void util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq,
3995                                    struct task_struct *p,
3996                                    bool task_sleep)
3997 {
3998         long last_ewma_diff, last_enqueued_diff;
3999         struct util_est ue;
4000
4001         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4002                 return;
4003
4004         /*
4005          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
4006          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
4007          */
4008         if (!task_sleep)
4009                 return;
4010
4011         /*
4012          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
4013          * skip the util_est update.
4014          */
4015         ue = p->se.avg.util_est;
4016         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
4017                 return;
4018
4019         last_enqueued_diff = ue.enqueued;
4020
4021         /*
4022          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
4023          * to smooth utilization decreases.
4024          */
4025         ue.enqueued = task_util(p);
4026         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
4027                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
4028                         ue.ewma = ue.enqueued;
4029                         goto done;
4030                 }
4031         }
4032
4033         /*
4034          * Skip update of task's estimated utilization when its members are
4035          * already ~1% close to its last activation value.
4036          */
4037         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
4038         last_enqueued_diff -= ue.enqueued;
4039         if (within_margin(last_ewma_diff, UTIL_EST_MARGIN)) {
4040                 if (!within_margin(last_enqueued_diff, UTIL_EST_MARGIN))
4041                         goto done;
4042
4043                 return;
4044         }
4045
4046         /*
4047          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
4048          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
4049          */
4050         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
4051                 return;
4052
4053         /*
4054          * Update Task's estimated utilization
4055          *
4056          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4057          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
4058          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4059          * Weighted Moving Average (EWMA):
4060          *
4061          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4062          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4063          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4064          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4065          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4066          *
4067          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4068          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4069          */
4070         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4071         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4072         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4073 done:
4074         ue.enqueued |= UTIL_AVG_UNCHANGED;
4075         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4076
4077         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
4078 }
4079
4080 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p, long capacity)
4081 {
4082         return fits_capacity(uclamp_task_util(p), capacity);
4083 }
4084
4085 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
4086 {
4087         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
4088                 return;
4089
4090         if (!p || p->nr_cpus_allowed == 1) {
4091                 rq->misfit_task_load = 0;
4092                 return;
4093         }
4094
4095         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
4096                 rq->misfit_task_load = 0;
4097                 return;
4098         }
4099
4100         /*
4101          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
4102          * task_h_load() returns 0.
4103          */
4104         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
4105 }
4106
4107 #else /* CONFIG_SMP */
4108
4109 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
4110 {
4111         return true;
4112 }
4113
4114 #define UPDATE_TG       0x0
4115 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4116 #define DO_ATTACH       0x0
4117
4118 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4119 {
4120         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4121 }
4122
4123 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4124
4125 static inline void
4126 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4127 static inline void
4128 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4129
4130 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4131 {
4132         return 0;
4133 }
4134
4135 static inline void
4136 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4137
4138 static inline void
4139 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4140
4141 static inline void
4142 util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4143                 bool task_sleep) {}
4144 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
4145
4146 #endif /* CONFIG_SMP */
4147
4148 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4149 {
4150 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4151         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4152
4153         if (d < 0)
4154                 d = -d;
4155
4156         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4157                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4158 #endif
4159 }
4160
4161 static void
4162 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4163 {
4164         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4165
4166         /*
4167          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4168          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4169          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4170          * stays open at the end.
4171          */
4172         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4173                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4174
4175         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4176         if (!initial) {
4177                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
4178
4179                 /*
4180                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4181                  * for a gentler effect of sleepers:
4182                  */
4183                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4184                         thresh >>= 1;
4185
4186                 vruntime -= thresh;
4187         }
4188
4189         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4190         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4191 }
4192
4193 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4194
4195 static inline void check_schedstat_required(void)
4196 {
4197 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4198         if (schedstat_enabled())
4199                 return;
4200
4201         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
4202         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
4203                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
4204                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
4205                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
4206                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
4207                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
4208                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
4209                              "kernel parameter schedstats=enable or "
4210                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
4211         }
4212 #endif
4213 }
4214
4215 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
4216
4217 /*
4218  * MIGRATION
4219  *
4220  *      dequeue
4221  *        update_curr()
4222  *          update_min_vruntime()
4223  *        vruntime -= min_vruntime
4224  *
4225  *      enqueue
4226  *        update_curr()
4227  *          update_min_vruntime()
4228  *        vruntime += min_vruntime
4229  *
4230  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4231  * min_vruntime are up-to-date.
4232  *
4233  * WAKEUP (remote)
4234  *
4235  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4236  *        vruntime -= min_vruntime
4237  *
4238  *      enqueue
4239  *        update_curr()
4240  *          update_min_vruntime()
4241  *        vruntime += min_vruntime
4242  *
4243  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4244  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4245  */
4246
4247 static void
4248 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4249 {
4250         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4251         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4252
4253         /*
4254          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4255          * update_curr().
4256          */
4257         if (renorm && curr)
4258                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4259
4260         update_curr(cfs_rq);
4261
4262         /*
4263          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4264          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4265          * placed in the past could significantly boost this task to the
4266          * fairness detriment of existing tasks.
4267          */
4268         if (renorm && !curr)
4269                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4270
4271         /*
4272          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4273          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4274          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4275          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4276          *     its group cfs_rq
4277          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4278          */
4279         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4280         se_update_runnable(se);
4281         update_cfs_group(se);
4282         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4283
4284         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4285                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4286
4287         check_schedstat_required();
4288         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
4289         check_spread(cfs_rq, se);
4290         if (!curr)
4291                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4292         se->on_rq = 1;
4293
4294         /*
4295          * When bandwidth control is enabled, cfs might have been removed
4296          * because of a parent been throttled but cfs->nr_running > 1. Try to
4297          * add it unconditionally.
4298          */
4299         if (cfs_rq->nr_running == 1 || cfs_bandwidth_used())
4300                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4301
4302         if (cfs_rq->nr_running == 1)
4303                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4304 }
4305
4306 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4307 {
4308         for_each_sched_entity(se) {
4309                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4310                 if (cfs_rq->last != se)
4311                         break;
4312
4313                 cfs_rq->last = NULL;
4314         }
4315 }
4316
4317 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4318 {
4319         for_each_sched_entity(se) {
4320                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4321                 if (cfs_rq->next != se)
4322                         break;
4323
4324                 cfs_rq->next = NULL;
4325         }
4326 }
4327
4328 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4329 {
4330         for_each_sched_entity(se) {
4331                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4332                 if (cfs_rq->skip != se)
4333                         break;
4334
4335                 cfs_rq->skip = NULL;
4336         }
4337 }
4338
4339 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4340 {
4341         if (cfs_rq->last == se)
4342                 __clear_buddies_last(se);
4343
4344         if (cfs_rq->next == se)
4345                 __clear_buddies_next(se);
4346
4347         if (cfs_rq->skip == se)
4348                 __clear_buddies_skip(se);
4349 }
4350
4351 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4352
4353 static void
4354 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4355 {
4356         /*
4357          * Update run-time statistics of the 'current'.
4358          */
4359         update_curr(cfs_rq);
4360
4361         /*
4362          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4363          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4364          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4365          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4366          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4367          *     of its group cfs_rq.
4368          */
4369         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4370         se_update_runnable(se);
4371
4372         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4373
4374         clear_buddies(cfs_rq, se);
4375
4376         if (se != cfs_rq->curr)
4377                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4378         se->on_rq = 0;
4379         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4380
4381         /*
4382          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4383          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4384          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4385          * can move min_vruntime forward still more.
4386          */
4387         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4388                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4389
4390         /* return excess runtime on last dequeue */
4391         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4392
4393         update_cfs_group(se);
4394
4395         /*
4396          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4397          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4398          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4399          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4400          */
4401         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4402                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4403 }
4404
4405 /*
4406  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4407  */
4408 static void
4409 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4410 {
4411         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4412         struct sched_entity *se;
4413         s64 delta;
4414
4415         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4416         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4417         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4418                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4419                 /*
4420                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4421                  * re-elected due to buddy favours.
4422                  */
4423                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4424                 return;
4425         }
4426
4427         /*
4428          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4429          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4430          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4431          */
4432         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4433                 return;
4434
4435         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4436         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4437
4438         if (delta < 0)
4439                 return;
4440
4441         if (delta > ideal_runtime)
4442                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4443 }
4444
4445 static void
4446 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4447 {
4448         clear_buddies(cfs_rq, se);
4449
4450         /* 'current' is not kept within the tree. */
4451         if (se->on_rq) {
4452                 /*
4453                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4454                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4455                  * runqueue.
4456                  */
4457                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4458                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4459                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4460         }
4461
4462         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4463         cfs_rq->curr = se;
4464
4465         /*
4466          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4467          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4468          * when there are only lesser-weight tasks around):
4469          */
4470         if (schedstat_enabled() &&
4471             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4472                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4473                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4474                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4475         }
4476
4477         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4478 }
4479
4480 static int
4481 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4482
4483 /*
4484  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4485  * 1) keep things fair between processes/task groups
4486  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4487  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4488  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4489  */
4490 static struct sched_entity *
4491 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4492 {
4493         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4494         struct sched_entity *se;
4495
4496         /*
4497          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4498          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4499          */
4500         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4501                 left = curr;
4502
4503         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4504
4505         /*
4506          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4507          * be done without getting too unfair.
4508          */
4509         if (cfs_rq->skip && cfs_rq->skip == se) {
4510                 struct sched_entity *second;
4511
4512                 if (se == curr) {
4513                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4514                 } else {
4515                         second = __pick_next_entity(se);
4516                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4517                                 second = curr;
4518                 }
4519
4520                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4521                         se = second;
4522         }
4523
4524         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1) {
4525                 /*
4526                  * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4527                  */
4528                 se = cfs_rq->next;
4529         } else if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1) {
4530                 /*
4531                  * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4532                  */
4533                 se = cfs_rq->last;
4534         }
4535
4536         return se;
4537 }
4538
4539 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4540
4541 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4542 {
4543         /*
4544          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4545          * was not called and update_curr() has to be done:
4546          */
4547         if (prev->on_rq)
4548                 update_curr(cfs_rq);
4549
4550         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4551         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4552
4553         check_spread(cfs_rq, prev);
4554
4555         if (prev->on_rq) {
4556                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4557                 /* Put 'current' back into the tree. */
4558                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4559                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4560                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4561         }
4562         cfs_rq->curr = NULL;
4563 }
4564
4565 static void
4566 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4567 {
4568         /*
4569          * Update run-time statistics of the 'current'.
4570          */
4571         update_curr(cfs_rq);
4572
4573         /*
4574          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4575          */
4576         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4577         update_cfs_group(curr);
4578
4579 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4580         /*
4581          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4582          * validating it and just reschedule.
4583          */
4584         if (queued) {
4585                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4586                 return;
4587         }
4588         /*
4589          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4590          */
4591         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4592                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4593                 return;
4594 #endif
4595
4596         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4597                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4598 }
4599
4600
4601 /**************************************************
4602  * CFS bandwidth control machinery
4603  */
4604
4605 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4606
4607 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4608 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4609
4610 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4611 {
4612         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4613 }
4614
4615 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4616 {
4617         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4618 }
4619
4620 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4621 {
4622         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4623 }
4624 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4625 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4626 {
4627         return true;
4628 }
4629
4630 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4631 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4632 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4633
4634 /*
4635  * default period for cfs group bandwidth.
4636  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4637  */
4638 static inline u64 default_cfs_period(void)
4639 {
4640         return 100000000ULL;
4641 }
4642
4643 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4644 {
4645         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4646 }
4647
4648 /*
4649  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
4650  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
4651  * around rq->lock.
4652  *
4653  * requires cfs_b->lock
4654  */
4655 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4656 {
4657         if (unlikely(cfs_b->quota == RUNTIME_INF))
4658                 return;
4659
4660         cfs_b->runtime += cfs_b->quota;
4661         cfs_b->runtime = min(cfs_b->runtime, cfs_b->quota + cfs_b->burst);
4662 }
4663
4664 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4665 {
4666         return &tg->cfs_bandwidth;
4667 }
4668
4669 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4670 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4671                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
4672 {
4673         u64 min_amount, amount = 0;
4674
4675         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4676
4677         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4678         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
4679
4680         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4681                 amount = min_amount;
4682         else {
4683                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4684
4685                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4686                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4687                         cfs_b->runtime -= amount;
4688                         cfs_b->idle = 0;
4689                 }
4690         }
4691
4692         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4693
4694         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4695 }
4696
4697 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4698 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4699 {
4700         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4701         int ret;
4702
4703         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4704         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
4705         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4706
4707         return ret;
4708 }
4709
4710 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4711 {
4712         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4713         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4714
4715         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4716                 return;
4717
4718         if (cfs_rq->throttled)
4719                 return;
4720         /*
4721          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4722          * hierarchy can be throttled
4723          */
4724         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4725                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4726 }
4727
4728 static __always_inline
4729 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4730 {
4731         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4732                 return;
4733
4734         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4735 }
4736
4737 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4738 {
4739         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4740 }
4741
4742 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4743 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4744 {
4745         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4746 }
4747
4748 /*
4749  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4750  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4751  * load-balance operations.
4752  */
4753 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4754                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4755 {
4756         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4757
4758         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4759         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4760
4761         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4762                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4763 }
4764
4765 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4766 {
4767         struct rq *rq = data;
4768         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4769
4770         cfs_rq->throttle_count--;
4771         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4772                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4773                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4774
4775                 /* Add cfs_rq with load or one or more already running entities to the list */
4776                 if (!cfs_rq_is_decayed(cfs_rq) || cfs_rq->nr_running)
4777                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4778         }
4779
4780         return 0;
4781 }
4782
4783 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4784 {
4785         struct rq *rq = data;
4786         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4787
4788         /* group is entering throttled state, stop time */
4789         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4790                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4791                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4792         }
4793         cfs_rq->throttle_count++;
4794
4795         return 0;
4796 }
4797
4798 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4799 {
4800         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4801         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4802         struct sched_entity *se;
4803         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
4804
4805         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4806         /* This will start the period timer if necessary */
4807         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
4808                 /*
4809                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
4810                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
4811                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
4812                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
4813                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
4814                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
4815                  */
4816                 dequeue = 0;
4817         } else {
4818                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
4819                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4820         }
4821         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4822
4823         if (!dequeue)
4824                 return false;  /* Throttle no longer required. */
4825
4826         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4827
4828         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4829         rcu_read_lock();
4830         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4831         rcu_read_unlock();
4832
4833         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4834         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4835         for_each_sched_entity(se) {
4836                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4837                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4838                 if (!se->on_rq)
4839                         goto done;
4840
4841                 dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4842
4843                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4844                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4845
4846                 if (qcfs_rq->load.weight) {
4847                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4848                         se = parent_entity(se);
4849                         break;
4850                 }
4851         }
4852
4853         for_each_sched_entity(se) {
4854                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4855                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4856                 if (!se->on_rq)
4857                         goto done;
4858
4859                 update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
4860                 se_update_runnable(se);
4861
4862                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4863                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4864         }
4865
4866         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
4867         sub_nr_running(rq, task_delta);
4868
4869 done:
4870         /*
4871          * Note: distribution will already see us throttled via the
4872          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
4873          */
4874         cfs_rq->throttled = 1;
4875         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4876         return true;
4877 }
4878
4879 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4880 {
4881         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4882         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4883         struct sched_entity *se;
4884         long task_delta, idle_task_delta;
4885
4886         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4887
4888         cfs_rq->throttled = 0;
4889
4890         update_rq_clock(rq);
4891
4892         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4893         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4894         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4895         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4896
4897         /* update hierarchical throttle state */
4898         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4899
4900         if (!cfs_rq->load.weight)
4901                 return;
4902
4903         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4904         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4905         for_each_sched_entity(se) {
4906                 if (se->on_rq)
4907                         break;
4908                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4909                 enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4910
4911                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4912                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4913
4914                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4915                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4916                         goto unthrottle_throttle;
4917         }
4918
4919         for_each_sched_entity(se) {
4920                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4921
4922                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4923                 se_update_runnable(se);
4924
4925                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4926                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4927
4928
4929                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4930                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4931                         goto unthrottle_throttle;
4932
4933                 /*
4934                  * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
4935                  * list. Add it back to not break the leaf list.
4936                  */
4937                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
4938                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4939         }
4940
4941         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
4942         add_nr_running(rq, task_delta);
4943
4944 unthrottle_throttle:
4945         /*
4946          * The cfs_rq_throttled() breaks in the above iteration can result in
4947          * incomplete leaf list maintenance, resulting in triggering the
4948          * assertion below.
4949          */
4950         for_each_sched_entity(se) {
4951                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4952
4953                 if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
4954                         break;
4955         }
4956
4957         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
4958
4959         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4960         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4961                 resched_curr(rq);
4962 }
4963
4964 static void distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4965 {
4966         struct cfs_rq *cfs_rq;
4967         u64 runtime, remaining = 1;
4968
4969         rcu_read_lock();
4970         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4971                                 throttled_list) {
4972                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4973                 struct rq_flags rf;
4974
4975                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
4976                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4977                         goto next;
4978
4979                 /* By the above check, this should never be true */
4980                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
4981
4982                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4983                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4984                 if (runtime > cfs_b->runtime)
4985                         runtime = cfs_b->runtime;
4986                 cfs_b->runtime -= runtime;
4987                 remaining = cfs_b->runtime;
4988                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4989
4990                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4991
4992                 /* we check whether we're throttled above */
4993                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4994                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4995
4996 next:
4997                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
4998
4999                 if (!remaining)
5000                         break;
5001         }
5002         rcu_read_unlock();
5003 }
5004
5005 /*
5006  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
5007  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
5008  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
5009  * used to track this state.
5010  */
5011 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
5012 {
5013         int throttled;
5014
5015         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
5016         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5017                 goto out_deactivate;
5018
5019         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5020         cfs_b->nr_periods += overrun;
5021
5022         /* Refill extra burst quota even if cfs_b->idle */
5023         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
5024
5025         /*
5026          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
5027          * we're going inactive then everything else can be deferred
5028          */
5029         if (cfs_b->idle && !throttled)
5030                 goto out_deactivate;
5031
5032         if (!throttled) {
5033                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
5034                 cfs_b->idle = 1;
5035                 return 0;
5036         }
5037
5038         /* account preceding periods in which throttling occurred */
5039         cfs_b->nr_throttled += overrun;
5040
5041         /*
5042          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
5043          */
5044         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
5045                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5046                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
5047                 distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5048                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5049
5050                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5051         }
5052
5053         /*
5054          * While we are ensured activity in the period following an
5055          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
5056          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
5057          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
5058          */
5059         cfs_b->idle = 0;
5060
5061         return 0;
5062
5063 out_deactivate:
5064         return 1;
5065 }
5066
5067 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
5068 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
5069 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
5070 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
5071 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
5072 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
5073
5074 /*
5075  * Are we near the end of the current quota period?
5076  *
5077  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
5078  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
5079  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
5080  */
5081 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
5082 {
5083         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
5084         u64 remaining;
5085
5086         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
5087         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
5088                 return 1;
5089
5090         /* is a quota refresh about to occur? */
5091         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
5092         if (remaining < min_expire)
5093                 return 1;
5094
5095         return 0;
5096 }
5097
5098 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5099 {
5100         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
5101
5102         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
5103         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
5104                 return;
5105
5106         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
5107         if (cfs_b->slack_started)
5108                 return;
5109         cfs_b->slack_started = true;
5110
5111         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
5112                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
5113                         HRTIMER_MODE_REL);
5114 }
5115
5116 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
5117 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5118 {
5119         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5120         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
5121
5122         if (slack_runtime <= 0)
5123                 return;
5124
5125         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5126         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
5127                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5128
5129                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5130                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5131                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5132                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5133         }
5134         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5135
5136         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5137         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5138 }
5139
5140 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5141 {
5142         if (!cfs_bandwidth_used())
5143                 return;
5144
5145         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5146                 return;
5147
5148         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5149 }
5150
5151 /*
5152  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5153  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5154  */
5155 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5156 {
5157         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5158         unsigned long flags;
5159
5160         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5161         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5162         cfs_b->slack_started = false;
5163
5164         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5165                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5166                 return;
5167         }
5168
5169         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5170                 runtime = cfs_b->runtime;
5171
5172         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5173
5174         if (!runtime)
5175                 return;
5176
5177         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5178 }
5179
5180 /*
5181  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5182  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5183  * runtime as update_curr() throttling can not trigger until it's on-rq.
5184  */
5185 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5186 {
5187         if (!cfs_bandwidth_used())
5188                 return;
5189
5190         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5191         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5192                 return;
5193
5194         /* ensure the group is not already throttled */
5195         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5196                 return;
5197
5198         /* update runtime allocation */
5199         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5200         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5201                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5202 }
5203
5204 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5205 {
5206         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5207
5208         if (!cfs_bandwidth_used())
5209                 return;
5210
5211         if (!tg->parent)
5212                 return;
5213
5214         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5215         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5216
5217         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5218         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
5219 }
5220
5221 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5222 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5223 {
5224         if (!cfs_bandwidth_used())
5225                 return false;
5226
5227         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5228                 return false;
5229
5230         /*
5231          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5232          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5233          */
5234         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5235                 return true;
5236
5237         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5238 }
5239
5240 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5241 {
5242         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5243                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5244
5245         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5246
5247         return HRTIMER_NORESTART;
5248 }
5249
5250 extern const u64 max_cfs_quota_period;
5251
5252 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5253 {
5254         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5255                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5256         unsigned long flags;
5257         int overrun;
5258         int idle = 0;
5259         int count = 0;
5260
5261         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5262         for (;;) {
5263                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5264                 if (!overrun)
5265                         break;
5266
5267                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
5268
5269                 if (++count > 3) {
5270                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
5271
5272                         /*
5273                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
5274                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
5275                          * to fail.
5276                          */
5277                         new = old * 2;
5278                         if (new < max_cfs_quota_period) {
5279                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
5280                                 cfs_b->quota *= 2;
5281                                 cfs_b->burst *= 2;
5282
5283                                 pr_warn_ratelimited(
5284         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5285                                         smp_processor_id(),
5286                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
5287                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5288                         } else {
5289                                 pr_warn_ratelimited(
5290         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5291                                         smp_processor_id(),
5292                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
5293                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5294                         }
5295
5296                         /* reset count so we don't come right back in here */
5297                         count = 0;
5298                 }
5299         }
5300         if (idle)
5301                 cfs_b->period_active = 0;
5302         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5303
5304         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5305 }
5306
5307 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5308 {
5309         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5310         cfs_b->runtime = 0;
5311         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5312         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5313         cfs_b->burst = 0;
5314
5315         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5316         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5317         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5318         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5319         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5320         cfs_b->slack_started = false;
5321 }
5322
5323 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5324 {
5325         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5326         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5327 }
5328
5329 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5330 {
5331         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5332
5333         if (cfs_b->period_active)
5334                 return;
5335
5336         cfs_b->period_active = 1;
5337         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5338         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5339 }
5340
5341 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5342 {
5343         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5344         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5345                 return;
5346
5347         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5348         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5349 }
5350
5351 /*
5352  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5353  *
5354  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5355  * bits doesn't do much.
5356  */
5357
5358 /* cpu online callback */
5359 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5360 {
5361         struct task_group *tg;
5362
5363         lockdep_assert_rq_held(rq);
5364
5365         rcu_read_lock();
5366         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5367                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5368                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5369
5370                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5371                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5372                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5373         }
5374         rcu_read_unlock();
5375 }
5376
5377 /* cpu offline callback */
5378 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5379 {
5380         struct task_group *tg;
5381
5382         lockdep_assert_rq_held(rq);
5383
5384         rcu_read_lock();
5385         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5386                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5387
5388                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5389                         continue;
5390
5391                 /*
5392                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5393                  * there's some valid quota amount
5394                  */
5395                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5396                 /*
5397                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5398                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5399                  */
5400                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5401
5402                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5403                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5404         }
5405         rcu_read_unlock();
5406 }
5407
5408 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5409
5410 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5411 {
5412         return false;
5413 }
5414
5415 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5416 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5417 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5418 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5419 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5420
5421 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5422 {
5423         return 0;
5424 }
5425
5426 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5427 {
5428         return 0;
5429 }
5430
5431 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5432                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5433 {
5434         return 0;
5435 }
5436
5437 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5438
5439 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5440 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5441 #endif
5442
5443 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5444 {
5445         return NULL;
5446 }
5447 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5448 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5449 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5450
5451 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5452
5453 /**************************************************
5454  * CFS operations on tasks:
5455  */
5456
5457 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5458 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5459 {
5460         struct sched_entity *se = &p->se;
5461         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5462
5463         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5464
5465         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5466                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5467                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5468                 s64 delta = slice - ran;
5469
5470                 if (delta < 0) {
5471                         if (task_current(rq, p))
5472                                 resched_curr(rq);
5473                         return;
5474                 }
5475                 hrtick_start(rq, delta);
5476         }
5477 }
5478
5479 /*
5480  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5481  * current task is from our class and nr_running is low enough
5482  * to matter.
5483  */
5484 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5485 {
5486         struct task_struct *curr = rq->curr;
5487
5488         if (!hrtick_enabled_fair(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5489                 return;
5490
5491         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5492                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5493 }
5494 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5495 static inline void
5496 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5497 {
5498 }
5499
5500 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5501 {
5502 }
5503 #endif
5504
5505 #ifdef CONFIG_SMP
5506 static inline unsigned long cpu_util(int cpu);
5507
5508 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5509 {
5510         return !fits_capacity(cpu_util(cpu), capacity_of(cpu));
5511 }
5512
5513 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5514 {
5515         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
5516                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5517                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
5518         }
5519 }
5520 #else
5521 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5522 #endif
5523
5524 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
5525 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
5526 {
5527         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
5528                         rq->nr_running);
5529 }
5530
5531 #ifdef CONFIG_SMP
5532 static int sched_idle_cpu(int cpu)
5533 {
5534         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
5535 }
5536 #endif
5537
5538 /*
5539  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5540  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5541  * then put the task into the rbtree:
5542  */
5543 static void
5544 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5545 {
5546         struct cfs_rq *cfs_rq;
5547         struct sched_entity *se = &p->se;
5548         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5549         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
5550
5551         /*
5552          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5553          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5554          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5555          * estimated utilization, before we update schedutil.
5556          */
5557         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5558
5559         /*
5560          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5561          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5562          * passed.
5563          */
5564         if (p->in_iowait)
5565                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5566
5567         for_each_sched_entity(se) {
5568                 if (se->on_rq)
5569                         break;
5570                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5571                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5572
5573                 cfs_rq->h_nr_running++;
5574                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5575
5576                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5577                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5578                         goto enqueue_throttle;
5579
5580                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5581         }
5582
5583         for_each_sched_entity(se) {
5584                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5585
5586                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5587                 se_update_runnable(se);
5588                 update_cfs_group(se);
5589
5590                 cfs_rq->h_nr_running++;
5591                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5592
5593                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5594                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5595                         goto enqueue_throttle;
5596
5597                /*
5598                 * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
5599                 * list. Add it back to not break the leaf list.
5600                 */
5601                if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5602                        list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5603         }
5604
5605         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5606         add_nr_running(rq, 1);
5607
5608         /*
5609          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5610          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5611          * ability to cross the overutilized threshold, which will
5612          * result in the load balancer ruining all the task placement
5613          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5614          * for the first enqueue operation of new tasks during the
5615          * overutilized flag detection.
5616          *
5617          * A better way of solving this problem would be to wait for
5618          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5619          * into account, but that is not straightforward to implement,
5620          * and the following generally works well enough in practice.
5621          */
5622         if (!task_new)
5623                 update_overutilized_status(rq);
5624
5625 enqueue_throttle:
5626         if (cfs_bandwidth_used()) {
5627                 /*
5628                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5629                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5630                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5631                  * below.
5632                  */
5633                 for_each_sched_entity(se) {
5634                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5635
5636                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5637                                 break;
5638                 }
5639         }
5640
5641         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5642
5643         hrtick_update(rq);
5644 }
5645
5646 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5647
5648 /*
5649  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5650  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5651  * update the fair scheduling stats:
5652  */
5653 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5654 {
5655         struct cfs_rq *cfs_rq;
5656         struct sched_entity *se = &p->se;
5657         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5658         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5659         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
5660
5661         util_est_dequeue(&rq->cfs, p);
5662
5663         for_each_sched_entity(se) {
5664                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5665                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5666
5667                 cfs_rq->h_nr_running--;
5668                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5669
5670                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5671                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5672                         goto dequeue_throttle;
5673
5674                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5675                 if (cfs_rq->load.weight) {
5676                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5677                         se = parent_entity(se);
5678                         /*
5679                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5680                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5681                          */
5682                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5683                                 set_next_buddy(se);
5684                         break;
5685                 }
5686                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5687         }
5688
5689         for_each_sched_entity(se) {
5690                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5691
5692                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5693                 se_update_runnable(se);
5694                 update_cfs_group(se);
5695
5696                 cfs_rq->h_nr_running--;
5697                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5698
5699                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5700                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5701                         goto dequeue_throttle;
5702
5703         }
5704
5705         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5706         sub_nr_running(rq, 1);
5707
5708         /* balance early to pull high priority tasks */
5709         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
5710                 rq->next_balance = jiffies;
5711
5712 dequeue_throttle:
5713         util_est_update(&rq->cfs, p, task_sleep);
5714         hrtick_update(rq);
5715 }
5716
5717 #ifdef CONFIG_SMP
5718
5719 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5720 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5721 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5722
5723 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5724
5725 static struct {
5726         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5727         atomic_t nr_cpus;
5728         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5729         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5730         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5731 } nohz ____cacheline_aligned;
5732
5733 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5734
5735 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
5736 {
5737         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
5738 }
5739
5740 /*
5741  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
5742  * @cpu: the CPU which load is requested
5743  * @p: the task which load should be discounted
5744  *
5745  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
5746  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
5747  * CPU.
5748  *
5749  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
5750  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
5751  * load.
5752  */
5753 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5754 {
5755         struct cfs_rq *cfs_rq;
5756         unsigned int load;
5757
5758         /* Task has no contribution or is new */
5759         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5760                 return cpu_load(rq);
5761
5762         cfs_rq = &rq->cfs;
5763         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
5764
5765         /* Discount task's util from CPU's util */
5766         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
5767
5768         return load;
5769 }
5770
5771 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
5772 {
5773         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
5774 }
5775
5776 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5777 {
5778         struct cfs_rq *cfs_rq;
5779         unsigned int runnable;
5780
5781         /* Task has no contribution or is new */
5782         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5783                 return cpu_runnable(rq);
5784
5785         cfs_rq = &rq->cfs;
5786         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
5787
5788         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
5789         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
5790
5791         return runnable;
5792 }
5793
5794 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5795 {
5796         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5797 }
5798
5799 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5800 {
5801         /*
5802          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5803          * jiffy will not have built up many flips.
5804          */
5805         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5806                 current->wakee_flips >>= 1;
5807                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5808         }
5809
5810         if (current->last_wakee != p) {
5811                 current->last_wakee = p;
5812                 current->wakee_flips++;
5813         }
5814 }
5815
5816 /*
5817  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5818  *
5819  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5820  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5821  *
5822  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5823  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5824  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5825  *
5826  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5827  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5828  *
5829  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5830  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5831  * socket size.
5832  */
5833 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5834 {
5835         unsigned int master = current->wakee_flips;
5836         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5837         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
5838
5839         if (master < slave)
5840                 swap(master, slave);
5841         if (slave < factor || master < slave * factor)
5842                 return 0;
5843         return 1;
5844 }
5845
5846 /*
5847  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5848  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5849  * CPU.
5850  *
5851  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5852  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5853  *
5854  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5855  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5856  *                        for the overloaded case.
5857  */
5858 static int
5859 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5860 {
5861         /*
5862          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5863          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5864          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5865          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5866          *
5867          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5868          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5869          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5870          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5871          * on one CPU.
5872          */
5873         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5874                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5875
5876         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5877                 return this_cpu;
5878
5879         if (available_idle_cpu(prev_cpu))
5880                 return prev_cpu;
5881
5882         return nr_cpumask_bits;
5883 }
5884
5885 static int
5886 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5887                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5888 {
5889         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5890         unsigned long task_load;
5891
5892         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
5893
5894         if (sync) {
5895                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5896
5897                 if (current_load > this_eff_load)
5898                         return this_cpu;
5899
5900                 this_eff_load -= current_load;
5901         }
5902
5903         task_load = task_h_load(p);
5904
5905         this_eff_load += task_load;
5906         if (sched_feat(WA_BIAS))
5907                 this_eff_load *= 100;
5908         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5909
5910         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
5911         prev_eff_load -= task_load;
5912         if (sched_feat(WA_BIAS))
5913                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5914         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5915
5916         /*
5917          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5918          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5919          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5920          * idle.
5921          */
5922         if (sync)
5923                 prev_eff_load += 1;
5924
5925         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5926 }
5927
5928 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5929                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5930 {
5931         int target = nr_cpumask_bits;
5932
5933         if (sched_feat(WA_IDLE))
5934                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5935
5936         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5937                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5938
5939         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5940         if (target == nr_cpumask_bits)
5941                 return prev_cpu;
5942
5943         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5944         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5945         return target;
5946 }
5947
5948 static struct sched_group *
5949 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
5950
5951 /*
5952  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
5953  */
5954 static int
5955 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5956 {
5957         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5958         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5959         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5960         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5961         int shallowest_idle_cpu = -1;
5962         int i;
5963
5964         /* Check if we have any choice: */
5965         if (group->group_weight == 1)
5966                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5967
5968         /* Traverse only the allowed CPUs */
5969         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
5970                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
5971
5972                 if (!sched_core_cookie_match(rq, p))
5973                         continue;
5974
5975                 if (sched_idle_cpu(i))
5976                         return i;
5977
5978                 if (available_idle_cpu(i)) {
5979                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5980                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5981                                 /*
5982                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5983                                  * has the smallest exit latency irrespective
5984                                  * of any idle timestamp.
5985                                  */
5986                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5987                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5988                                 shallowest_idle_cpu = i;
5989                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5990                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5991                                 /*
5992                                  * If equal or no active idle state, then
5993                                  * the most recently idled CPU might have
5994                                  * a warmer cache.
5995                                  */
5996                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5997                                 shallowest_idle_cpu = i;
5998                         }
5999                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
6000                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
6001                         if (load < min_load) {
6002                                 min_load = load;
6003                                 least_loaded_cpu = i;
6004                         }
6005                 }
6006         }
6007
6008         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
6009 }
6010
6011 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6012                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
6013 {
6014         int new_cpu = cpu;
6015
6016         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
6017                 return prev_cpu;
6018
6019         /*
6020          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
6021          * prev_cpu's last_update_time.
6022          */
6023         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
6024                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6025
6026         while (sd) {
6027                 struct sched_group *group;
6028                 struct sched_domain *tmp;
6029                 int weight;
6030
6031                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6032                         sd = sd->child;
6033                         continue;
6034                 }
6035
6036                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
6037                 if (!group) {
6038                         sd = sd->child;
6039                         continue;
6040                 }
6041
6042                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6043                 if (new_cpu == cpu) {
6044                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6045                         sd = sd->child;
6046                         continue;
6047                 }
6048
6049                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6050                 cpu = new_cpu;
6051                 weight = sd->span_weight;
6052                 sd = NULL;
6053                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6054                         if (weight <= tmp->span_weight)
6055                                 break;
6056                         if (tmp->flags & sd_flag)
6057                                 sd = tmp;
6058                 }
6059         }
6060
6061         return new_cpu;
6062 }
6063
6064 static inline int __select_idle_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
6065 {
6066         if ((available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu)) &&
6067             sched_cpu_cookie_match(cpu_rq(cpu), p))
6068                 return cpu;
6069
6070         return -1;
6071 }
6072
6073 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6074 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
6075 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
6076
6077 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6078 {
6079         struct sched_domain_shared *sds;
6080
6081         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6082         if (sds)
6083                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6084 }
6085
6086 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6087 {
6088         struct sched_domain_shared *sds;
6089
6090         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6091         if (sds)
6092                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6093
6094         return def;
6095 }
6096
6097 /*
6098  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6099  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6100  *
6101  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6102  * state should be fairly cheap.
6103  */
6104 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6105 {
6106         int core = cpu_of(rq);
6107         int cpu;
6108
6109         rcu_read_lock();
6110         if (test_idle_cores(core, true))
6111                 goto unlock;
6112
6113         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6114                 if (cpu == core)
6115                         continue;
6116
6117                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6118                         goto unlock;
6119         }
6120
6121         set_idle_cores(core, 1);
6122 unlock:
6123         rcu_read_unlock();
6124 }
6125
6126 /*
6127  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6128  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6129  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6130  */
6131 static int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6132 {
6133         bool idle = true;
6134         int cpu;
6135
6136         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6137                 return __select_idle_cpu(core, p);
6138
6139         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6140                 if (!available_idle_cpu(cpu)) {
6141                         idle = false;
6142                         if (*idle_cpu == -1) {
6143                                 if (sched_idle_cpu(cpu) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
6144                                         *idle_cpu = cpu;
6145                                         break;
6146                                 }
6147                                 continue;
6148                         }
6149                         break;
6150                 }
6151                 if (*idle_cpu == -1 && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6152                         *idle_cpu = cpu;
6153         }
6154
6155         if (idle)
6156                 return core;
6157
6158         cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
6159         return -1;
6160 }
6161
6162 /*
6163  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6164  */
6165 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6166 {
6167         int cpu;
6168
6169         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6170                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr) ||
6171                     !cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
6172                         continue;
6173                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6174                         return cpu;
6175         }
6176
6177         return -1;
6178 }
6179
6180 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6181
6182 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6183 {
6184 }
6185
6186 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6187 {
6188         return def;
6189 }
6190
6191 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6192 {
6193         return __select_idle_cpu(core, p);
6194 }
6195
6196 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6197 {
6198         return -1;
6199 }
6200
6201 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6202
6203 /*
6204  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6205  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6206  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6207  */
6208 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, bool has_idle_core, int target)
6209 {
6210         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6211         int i, cpu, idle_cpu = -1, nr = INT_MAX;
6212         struct rq *this_rq = this_rq();
6213         int this = smp_processor_id();
6214         struct sched_domain *this_sd;
6215         u64 time = 0;
6216
6217         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6218         if (!this_sd)
6219                 return -1;
6220
6221         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6222
6223         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6224                 u64 avg_cost, avg_idle, span_avg;
6225                 unsigned long now = jiffies;
6226
6227                 /*
6228                  * If we're busy, the assumption that the last idle period
6229                  * predicts the future is flawed; age away the remaining
6230                  * predicted idle time.
6231                  */
6232                 if (unlikely(this_rq->wake_stamp < now)) {
6233                         while (this_rq->wake_stamp < now && this_rq->wake_avg_idle) {
6234                                 this_rq->wake_stamp++;
6235                                 this_rq->wake_avg_idle >>= 1;
6236                         }
6237                 }
6238
6239                 avg_idle = this_rq->wake_avg_idle;
6240                 avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6241
6242                 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6243                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6244                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6245                 else
6246                         nr = 4;
6247
6248                 time = cpu_clock(this);
6249         }
6250
6251         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6252                 if (has_idle_core) {
6253                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
6254                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6255                                 return i;
6256
6257                 } else {
6258                         if (!--nr)
6259                                 return -1;
6260                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
6261                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
6262                                 break;
6263                 }
6264         }
6265
6266         if (has_idle_core)
6267                 set_idle_cores(target, false);
6268
6269         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6270                 time = cpu_clock(this) - time;
6271
6272                 /*
6273                  * Account for the scan cost of wakeups against the average
6274                  * idle time.
6275                  */
6276                 this_rq->wake_avg_idle -= min(this_rq->wake_avg_idle, time);
6277
6278                 update_avg(&this_sd->avg_scan_cost, time);
6279         }
6280
6281         return idle_cpu;
6282 }
6283
6284 /*
6285  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
6286  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
6287  * maximize capacity.
6288  */
6289 static int
6290 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6291 {
6292         unsigned long task_util, best_cap = 0;
6293         int cpu, best_cpu = -1;
6294         struct cpumask *cpus;
6295
6296         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6297         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6298
6299         task_util = uclamp_task_util(p);
6300
6301         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6302                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
6303
6304                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
6305                         continue;
6306                 if (fits_capacity(task_util, cpu_cap))
6307                         return cpu;
6308
6309                 if (cpu_cap > best_cap) {
6310                         best_cap = cpu_cap;
6311                         best_cpu = cpu;
6312                 }
6313         }
6314
6315         return best_cpu;
6316 }
6317
6318 static inline bool asym_fits_capacity(int task_util, int cpu)
6319 {
6320         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
6321                 return fits_capacity(task_util, capacity_of(cpu));
6322
6323         return true;
6324 }
6325
6326 /*
6327  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6328  */
6329 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6330 {
6331         bool has_idle_core = false;
6332         struct sched_domain *sd;
6333         unsigned long task_util;
6334         int i, recent_used_cpu;
6335
6336         /*
6337          * On asymmetric system, update task utilization because we will check
6338          * that the task fits with cpu's capacity.
6339          */
6340         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6341                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6342                 task_util = uclamp_task_util(p);
6343         }
6344
6345         /*
6346          * per-cpu select_idle_mask usage
6347          */
6348         lockdep_assert_irqs_disabled();
6349
6350         if ((available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target)) &&
6351             asym_fits_capacity(task_util, target))
6352                 return target;
6353
6354         /*
6355          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6356          */
6357         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
6358             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)) &&
6359             asym_fits_capacity(task_util, prev))
6360                 return prev;
6361
6362         /*
6363          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
6364          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
6365          * The assumption is that the wakee queued work for the
6366          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
6367          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
6368          * pattern is IO completions.
6369          */
6370         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
6371             prev == smp_processor_id() &&
6372             this_rq()->nr_running <= 1) {
6373                 return prev;
6374         }
6375
6376         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6377         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6378         if (recent_used_cpu != prev &&
6379             recent_used_cpu != target &&
6380             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6381             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
6382             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr) &&
6383             asym_fits_capacity(task_util, recent_used_cpu)) {
6384                 /*
6385                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6386                  * candidate for the next wake:
6387                  */
6388                 p->recent_used_cpu = prev;
6389                 return recent_used_cpu;
6390         }
6391
6392         /*
6393          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
6394          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
6395          */
6396         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6397                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
6398                 /*
6399                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
6400                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
6401                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
6402                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
6403                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
6404                  * capacity path.
6405                  */
6406                 if (sd) {
6407                         i = select_idle_capacity(p, sd, target);
6408                         return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
6409                 }
6410         }
6411
6412         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6413         if (!sd)
6414                 return target;
6415
6416         if (sched_smt_active()) {
6417                 has_idle_core = test_idle_cores(target, false);
6418
6419                 if (!has_idle_core && cpus_share_cache(prev, target)) {
6420                         i = select_idle_smt(p, sd, prev);
6421                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6422                                 return i;
6423                 }
6424         }
6425
6426         i = select_idle_cpu(p, sd, has_idle_core, target);
6427         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6428                 return i;
6429
6430         return target;
6431 }
6432
6433 /**
6434  * cpu_util - Estimates the amount of capacity of a CPU used by CFS tasks.
6435  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6436  *
6437  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6438  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6439  * (ie cpu_capacity).
6440  *
6441  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6442  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6443  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6444  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6445  * (arch_scale_freq_capacity()).
6446  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6447  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6448  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6449  *
6450  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6451  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6452  * currently RUNNABLE on that CPU.
6453  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6454  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6455  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6456  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6457  *
6458  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6459  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6460  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6461  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6462  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6463  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6464  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6465  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6466  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6467  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6468  *
6469  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6470  */
6471 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6472 {
6473         struct cfs_rq *cfs_rq;
6474         unsigned int util;
6475
6476         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6477         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6478
6479         if (sched_feat(UTIL_EST))
6480                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6481
6482         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6483 }
6484
6485 /*
6486  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6487  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6488  * @p: the task which utilization should be discounted
6489  *
6490  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6491  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6492  * execution on that CPU.
6493  *
6494  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6495  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6496  * contributing to the CPU utilization.
6497  */
6498 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6499 {
6500         struct cfs_rq *cfs_rq;
6501         unsigned int util;
6502
6503         /* Task has no contribution or is new */
6504         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6505                 return cpu_util(cpu);
6506
6507         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6508         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6509
6510         /* Discount task's util from CPU's util */
6511         lsub_positive(&util, task_util(p));
6512
6513         /*
6514          * Covered cases:
6515          *
6516          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6517          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6518          *    and thus we return:
6519          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6520          *
6521          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6522          *    IDLE, then:
6523          *      cpu_util >= task_util
6524          *      cpu_util > util_est (== 0)
6525          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6526          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6527          *
6528          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6529          *      util_est > cpu_util
6530          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6531          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6532          *    considering the expected utilization of tasks already
6533          *    runnable on that CPU.
6534          *
6535          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6536          * covered by the following code when estimated utilization is
6537          * enabled.
6538          */
6539         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6540                 unsigned int estimated =
6541                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6542
6543                 /*
6544                  * Despite the following checks we still have a small window
6545                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6546                  * races with LB's detach_task():
6547                  *
6548                  *   detach_task()
6549                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6550                  *     ---------------------------------- A
6551                  *     deactivate_task()                   \
6552                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6553                  *         util_est_dequeue()              /
6554                  *     ---------------------------------- B
6555                  *
6556                  * The additional check on "current == p" it's required to
6557                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6558                  * reducing the chances for the above race.
6559                  */
6560                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6561                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6562
6563                 util = max(util, estimated);
6564         }
6565
6566         /*
6567          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6568          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6569          * the cpu_util call.
6570          */
6571         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6572 }
6573
6574 /*
6575  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6576  * to @dst_cpu.
6577  */
6578 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6579 {
6580         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6581         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6582
6583         /*
6584          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6585          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6586          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6587          * util_avg should already be correct.
6588          */
6589         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6590                 lsub_positive(&util, task_util(p));
6591         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6592                 util += task_util(p);
6593
6594         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6595                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6596
6597                 /*
6598                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6599                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6600                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6601                  * cpu_util() after the task has been enqueued.
6602                  */
6603                 if (dst_cpu == cpu)
6604                         util_est += _task_util_est(p);
6605
6606                 util = max(util, util_est);
6607         }
6608
6609         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6610 }
6611
6612 /*
6613  * compute_energy(): Estimates the energy that @pd would consume if @p was
6614  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6615  * landscape of @pd's CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6616  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6617  * task.
6618  */
6619 static long
6620 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6621 {
6622         struct cpumask *pd_mask = perf_domain_span(pd);
6623         unsigned long cpu_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpumask_first(pd_mask));
6624         unsigned long max_util = 0, sum_util = 0;
6625         unsigned long _cpu_cap = cpu_cap;
6626         int cpu;
6627
6628         _cpu_cap -= arch_scale_thermal_pressure(cpumask_first(pd_mask));
6629
6630         /*
6631          * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by CPUs
6632          * of another rd if they belong to the same pd. So, account for the
6633          * utilization of these CPUs too by masking pd with cpu_online_mask
6634          * instead of the rd span.
6635          *
6636          * If an entire pd is outside of the current rd, it will not appear in
6637          * its pd list and will not be accounted by compute_energy().
6638          */
6639         for_each_cpu_and(cpu, pd_mask, cpu_online_mask) {
6640                 unsigned long util_freq = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6641                 unsigned long cpu_util, util_running = util_freq;
6642                 struct task_struct *tsk = NULL;
6643
6644                 /*
6645                  * When @p is placed on @cpu:
6646                  *
6647                  * util_running = max(cpu_util, cpu_util_est) +
6648                  *                max(task_util, _task_util_est)
6649                  *
6650                  * while cpu_util_next is: max(cpu_util + task_util,
6651                  *                             cpu_util_est + _task_util_est)
6652                  */
6653                 if (cpu == dst_cpu) {
6654                         tsk = p;
6655                         util_running =
6656                                 cpu_util_next(cpu, p, -1) + task_util_est(p);
6657                 }
6658
6659                 /*
6660                  * Busy time computation: utilization clamping is not
6661                  * required since the ratio (sum_util / cpu_capacity)
6662                  * is already enough to scale the EM reported power
6663                  * consumption at the (eventually clamped) cpu_capacity.
6664                  */
6665                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util_running, cpu_cap,
6666                                               ENERGY_UTIL, NULL);
6667
6668                 sum_util += min(cpu_util, _cpu_cap);
6669
6670                 /*
6671                  * Performance domain frequency: utilization clamping
6672                  * must be considered since it affects the selection
6673                  * of the performance domain frequency.
6674                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
6675                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
6676                  */
6677                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util_freq, cpu_cap,
6678                                               FREQUENCY_UTIL, tsk);
6679                 max_util = max(max_util, min(cpu_util, _cpu_cap));
6680         }
6681
6682         return em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util, _cpu_cap);
6683 }
6684
6685 /*
6686  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6687  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6688  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6689  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6690  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6691  *
6692  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6693  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6694  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6695  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6696  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6697  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6698  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6699  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6700  * the best candidates of the performance domain.
6701  *
6702  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6703  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6704  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6705  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6706  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6707  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6708  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6709  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6710  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6711  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6712  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6713  *
6714  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6715  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6716  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6717  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6718  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6719  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6720  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6721  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6722  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6723  */
6724 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6725 {
6726         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
6727         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6728         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu, target = -1;
6729         unsigned long cpu_cap, util, base_energy = 0;
6730         struct sched_domain *sd;
6731         struct perf_domain *pd;
6732
6733         rcu_read_lock();
6734         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6735         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6736                 goto unlock;
6737
6738         /*
6739          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6740          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6741          */
6742         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6743         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6744                 sd = sd->parent;
6745         if (!sd)
6746                 goto unlock;
6747
6748         target = prev_cpu;
6749
6750         sync_entity_load_avg(&p->se);
6751         if (!task_util_est(p))
6752                 goto unlock;
6753
6754         for (; pd; pd = pd->next) {
6755                 unsigned long cur_delta, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6756                 bool compute_prev_delta = false;
6757                 unsigned long base_energy_pd;
6758                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6759
6760                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6761                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6762                                 continue;
6763
6764                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6765                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6766                         spare_cap = cpu_cap;
6767                         lsub_positive(&spare_cap, util);
6768
6769                         /*
6770                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
6771                          * IOW, placing the task there would make the CPU
6772                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
6773                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
6774                          * aligned with sched_cpu_util().
6775                          */
6776                         util = uclamp_rq_util_with(cpu_rq(cpu), util, p);
6777                         if (!fits_capacity(util, cpu_cap))
6778                                 continue;
6779
6780                         if (cpu == prev_cpu) {
6781                                 /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6782                                 compute_prev_delta = true;
6783                         } else if (spare_cap > max_spare_cap) {
6784                                 /*
6785                                  * Find the CPU with the maximum spare capacity
6786                                  * in the performance domain.
6787                                  */
6788                                 max_spare_cap = spare_cap;
6789                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6790                         }
6791                 }
6792
6793                 if (max_spare_cap_cpu < 0 && !compute_prev_delta)
6794                         continue;
6795
6796                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
6797                 base_energy_pd = compute_energy(p, -1, pd);
6798                 base_energy += base_energy_pd;
6799
6800                 /* Evaluate the energy impact of using prev_cpu. */
6801                 if (compute_prev_delta) {
6802                         prev_delta = compute_energy(p, prev_cpu, pd);
6803                         if (prev_delta < base_energy_pd)
6804                                 goto unlock;
6805                         prev_delta -= base_energy_pd;
6806                         best_delta = min(best_delta, prev_delta);
6807                 }
6808
6809                 /* Evaluate the energy impact of using max_spare_cap_cpu. */
6810                 if (max_spare_cap_cpu >= 0) {
6811                         cur_delta = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, pd);
6812                         if (cur_delta < base_energy_pd)
6813                                 goto unlock;
6814                         cur_delta -= base_energy_pd;
6815                         if (cur_delta < best_delta) {
6816                                 best_delta = cur_delta;
6817                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6818                         }
6819                 }
6820         }
6821         rcu_read_unlock();
6822
6823         /*
6824          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6825          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6826          */
6827         if ((prev_delta == ULONG_MAX) ||
6828             (prev_delta - best_delta) > ((prev_delta + base_energy) >> 4))
6829                 target = best_energy_cpu;
6830
6831         return target;
6832
6833 unlock:
6834         rcu_read_unlock();
6835
6836         return target;
6837 }
6838
6839 /*
6840  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6841  * that have the relevant SD flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6842  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6843  *
6844  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6845  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6846  *
6847  * Returns the target CPU number.
6848  */
6849 static int
6850 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int wake_flags)
6851 {
6852         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6853         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6854         int cpu = smp_processor_id();
6855         int new_cpu = prev_cpu;
6856         int want_affine = 0;
6857         /* SD_flags and WF_flags share the first nibble */
6858         int sd_flag = wake_flags & 0xF;
6859
6860         /*
6861          * required for stable ->cpus_allowed
6862          */
6863         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
6864         if (wake_flags & WF_TTWU) {
6865                 record_wakee(p);
6866
6867                 if (sched_energy_enabled()) {
6868                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6869                         if (new_cpu >= 0)
6870                                 return new_cpu;
6871                         new_cpu = prev_cpu;
6872                 }
6873
6874                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
6875         }
6876
6877         rcu_read_lock();
6878         for_each_domain(cpu, tmp) {
6879                 /*
6880                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6881                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6882                  */
6883                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6884                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6885                         if (cpu != prev_cpu)
6886                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6887
6888                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6889                         break;
6890                 }
6891
6892                 if (tmp->flags & sd_flag)
6893                         sd = tmp;
6894                 else if (!want_affine)
6895                         break;
6896         }
6897
6898         if (unlikely(sd)) {
6899                 /* Slow path */
6900                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6901         } else if (wake_flags & WF_TTWU) { /* XXX always ? */
6902                 /* Fast path */
6903                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6904
6905                 if (want_affine)
6906                         current->recent_used_cpu = cpu;
6907         }
6908         rcu_read_unlock();
6909
6910         return new_cpu;
6911 }
6912
6913 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6914
6915 /*
6916  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6917  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6918  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6919  */
6920 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6921 {
6922         /*
6923          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6924          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6925          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6926          * the task on the new runqueue.
6927          */
6928         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING) {
6929                 struct sched_entity *se = &p->se;
6930                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6931                 u64 min_vruntime;
6932
6933 #ifndef CONFIG_64BIT
6934                 u64 min_vruntime_copy;
6935
6936                 do {
6937                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6938                         smp_rmb();
6939                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6940                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6941 #else
6942                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6943 #endif
6944
6945                 se->vruntime -= min_vruntime;
6946         }
6947
6948         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6949                 /*
6950                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6951                  * rq->lock and can modify state directly.
6952                  */
6953                 lockdep_assert_rq_held(task_rq(p));
6954                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6955
6956         } else {
6957                 /*
6958                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6959                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6960                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6961                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6962                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6963                  * sounds not bad.
6964                  */
6965                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6966         }
6967
6968         /* Tell new CPU we are migrated */
6969         p->se.avg.last_update_time = 0;
6970
6971         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6972         p->se.exec_start = 0;
6973
6974         update_scan_period(p, new_cpu);
6975 }
6976
6977 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6978 {
6979         remove_entity_load_avg(&p->se);
6980 }
6981
6982 static int
6983 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6984 {
6985         if (rq->nr_running)
6986                 return 1;
6987
6988         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
6989 }
6990 #endif /* CONFIG_SMP */
6991
6992 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6993 {
6994         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6995
6996         /*
6997          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6998          * to virtual-time in his units.
6999          *
7000          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
7001          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
7002          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
7003          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
7004          * be smaller, again penalizing the lighter task.
7005          *
7006          * This is especially important for buddies when the leftmost
7007          * task is higher priority than the buddy.
7008          */
7009         return calc_delta_fair(gran, se);
7010 }
7011
7012 /*
7013  * Should 'se' preempt 'curr'.
7014  *
7015  *             |s1
7016  *        |s2
7017  *   |s3
7018  *         g
7019  *      |<--->|c
7020  *
7021  *  w(c, s1) = -1
7022  *  w(c, s2) =  0
7023  *  w(c, s3) =  1
7024  *
7025  */
7026 static int
7027 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
7028 {
7029         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
7030
7031         if (vdiff <= 0)
7032                 return -1;
7033
7034         gran = wakeup_gran(se);
7035         if (vdiff > gran)
7036                 return 1;
7037
7038         return 0;
7039 }
7040
7041 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
7042 {
7043         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
7044                 return;
7045
7046         for_each_sched_entity(se) {
7047                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7048                         return;
7049                 cfs_rq_of(se)->last = se;
7050         }
7051 }
7052
7053 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
7054 {
7055         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
7056                 return;
7057
7058         for_each_sched_entity(se) {
7059                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7060                         return;
7061                 cfs_rq_of(se)->next = se;
7062         }
7063 }
7064
7065 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
7066 {
7067         for_each_sched_entity(se)
7068                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
7069 }
7070
7071 /*
7072  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
7073  */
7074 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
7075 {
7076         struct task_struct *curr = rq->curr;
7077         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
7078         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7079         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
7080         int next_buddy_marked = 0;
7081
7082         if (unlikely(se == pse))
7083                 return;
7084
7085         /*
7086          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
7087          * unconditionally check_preempt_curr() after an enqueue (which may have
7088          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
7089          * next-buddy nomination below.
7090          */
7091         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
7092                 return;
7093
7094         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
7095                 set_next_buddy(pse);
7096                 next_buddy_marked = 1;
7097         }
7098
7099         /*
7100          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
7101          * wake up path.
7102          *
7103          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
7104          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
7105          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
7106          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
7107          * below.
7108          */
7109         if (test_tsk_need_resched(curr))
7110                 return;
7111
7112         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
7113         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
7114             likely(!task_has_idle_policy(p)))
7115                 goto preempt;
7116
7117         /*
7118          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
7119          * is driven by the tick):
7120          */
7121         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
7122                 return;
7123
7124         find_matching_se(&se, &pse);
7125         update_curr(cfs_rq_of(se));
7126         BUG_ON(!pse);
7127         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
7128                 /*
7129                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
7130                  * triggering this preemption.
7131                  */
7132                 if (!next_buddy_marked)
7133                         set_next_buddy(pse);
7134                 goto preempt;
7135         }
7136
7137         return;
7138
7139 preempt:
7140         resched_curr(rq);
7141         /*
7142          * Only set the backward buddy when the current task is still
7143          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
7144          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
7145          * point, either of which can * drop the rq lock.
7146          *
7147          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
7148          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
7149          */
7150         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
7151                 return;
7152
7153         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
7154                 set_last_buddy(se);
7155 }
7156
7157 #ifdef CONFIG_SMP
7158 static struct task_struct *pick_task_fair(struct rq *rq)
7159 {
7160         struct sched_entity *se;
7161         struct cfs_rq *cfs_rq;
7162
7163 again:
7164         cfs_rq = &rq->cfs;
7165         if (!cfs_rq->nr_running)
7166                 return NULL;
7167
7168         do {
7169                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7170
7171                 /* When we pick for a remote RQ, we'll not have done put_prev_entity() */
7172                 if (curr) {
7173                         if (curr->on_rq)
7174                                 update_curr(cfs_rq);
7175                         else
7176                                 curr = NULL;
7177
7178                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
7179                                 goto again;
7180                 }
7181
7182                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7183                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7184         } while (cfs_rq);
7185
7186         return task_of(se);
7187 }
7188 #endif
7189
7190 struct task_struct *
7191 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7192 {
7193         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7194         struct sched_entity *se;
7195         struct task_struct *p;
7196         int new_tasks;
7197
7198 again:
7199         if (!sched_fair_runnable(rq))
7200                 goto idle;
7201
7202 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7203         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
7204                 goto simple;
7205
7206         /*
7207          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
7208          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
7209          *
7210          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
7211          * hierarchy, only change the part that actually changes.
7212          */
7213
7214         do {
7215                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7216
7217                 /*
7218                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
7219                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
7220                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
7221                  * forget we've ever seen it.
7222                  */
7223                 if (curr) {
7224                         if (curr->on_rq)
7225                                 update_curr(cfs_rq);
7226                         else
7227                                 curr = NULL;
7228
7229                         /*
7230                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
7231                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
7232                          * Therefore the nr_running test will indeed
7233                          * be correct.
7234                          */
7235                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
7236                                 cfs_rq = &rq->cfs;
7237
7238                                 if (!cfs_rq->nr_running)
7239                                         goto idle;
7240
7241                                 goto simple;
7242                         }
7243                 }
7244
7245                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7246                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7247         } while (cfs_rq);
7248
7249         p = task_of(se);
7250
7251         /*
7252          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7253          * is a different task than we started out with, try and touch the
7254          * least amount of cfs_rqs.
7255          */
7256         if (prev != p) {
7257                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7258
7259                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7260                         int se_depth = se->depth;
7261                         int pse_depth = pse->depth;
7262
7263                         if (se_depth <= pse_depth) {
7264                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7265                                 pse = parent_entity(pse);
7266                         }
7267                         if (se_depth >= pse_depth) {
7268                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7269                                 se = parent_entity(se);
7270                         }
7271                 }
7272
7273                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7274                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7275         }
7276
7277         goto done;
7278 simple:
7279 #endif
7280         if (prev)
7281                 put_prev_task(rq, prev);
7282
7283         do {
7284                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7285                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7286                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7287         } while (cfs_rq);
7288
7289         p = task_of(se);
7290
7291 done: __maybe_unused;
7292 #ifdef CONFIG_SMP
7293         /*
7294          * Move the next running task to the front of
7295          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7296          * one.
7297          */
7298         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7299 #endif
7300
7301         if (hrtick_enabled_fair(rq))
7302                 hrtick_start_fair(rq, p);
7303
7304         update_misfit_status(p, rq);
7305
7306         return p;
7307
7308 idle:
7309         if (!rf)
7310                 return NULL;
7311
7312         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
7313
7314         /*
7315          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7316          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7317          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7318          */
7319         if (new_tasks < 0)
7320                 return RETRY_TASK;
7321
7322         if (new_tasks > 0)
7323                 goto again;
7324
7325         /*
7326          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7327          * lost_idle_time of clock_pelt
7328          */
7329         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7330
7331         return NULL;
7332 }
7333
7334 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
7335 {
7336         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
7337 }
7338
7339 /*
7340  * Account for a descheduled task:
7341  */
7342 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7343 {
7344         struct sched_entity *se = &prev->se;
7345         struct cfs_rq *cfs_rq;
7346
7347         for_each_sched_entity(se) {
7348                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7349                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7350         }
7351 }
7352
7353 /*
7354  * sched_yield() is very simple
7355  *
7356  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7357  */
7358 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7359 {
7360         struct task_struct *curr = rq->curr;
7361         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7362         struct sched_entity *se = &curr->se;
7363
7364         /*
7365          * Are we the only task in the tree?
7366          */
7367         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7368                 return;
7369
7370         clear_buddies(cfs_rq, se);
7371
7372         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7373                 update_rq_clock(rq);
7374                 /*
7375                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7376                  */
7377                 update_curr(cfs_rq);
7378                 /*
7379                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7380                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7381                  * and double the fastpath cost.
7382                  */
7383                 rq_clock_skip_update(rq);
7384         }
7385
7386         set_skip_buddy(se);
7387 }
7388
7389 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7390 {
7391         struct sched_entity *se = &p->se;
7392
7393         /* throttled hierarchies are not runnable */
7394         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7395                 return false;
7396
7397         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7398         set_next_buddy(se);
7399
7400         yield_task_fair(rq);
7401
7402         return true;
7403 }
7404
7405 #ifdef CONFIG_SMP
7406 /**************************************************
7407  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7408  *
7409  * BASICS
7410  *
7411  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7412  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7413  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7414  *
7415  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7416  *
7417  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7418  * W_i,0 is defined as:
7419  *
7420  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7421  *
7422  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7423  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7424  *
7425  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7426  * weight:
7427  *
7428  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7429  *
7430  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7431  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7432  * can also include other factors [XXX].
7433  *
7434  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7435  * directly from (1):
7436  *
7437  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7438  *
7439  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7440  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7441  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7442  *
7443  * [XXX expand on:
7444  *     - infeasible weights;
7445  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7446  *
7447  *
7448  * SCHED DOMAINS
7449  *
7450  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7451  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7452  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7453  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7454  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7455  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7456  * the groups.
7457  *
7458  * This yields:
7459  *
7460  *     log_2 n     1     n
7461  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7462  *     i = 0      2^i   2^i
7463  *                               `- size of each group
7464  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7465  *         |         `- freq
7466  *         `- sum over all levels
7467  *
7468  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7469  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7470  *
7471  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7472  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7473  *
7474  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7475  *
7476  *             log_2 n
7477  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7478  *             k = 0
7479  *
7480  * And you'll find that:
7481  *
7482  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7483  *
7484  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7485  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7486  * of:
7487  *
7488  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7489  *
7490  *
7491  * WORK CONSERVING
7492  *
7493  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7494  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7495  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7496  *
7497  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7498  * time.
7499  *
7500  * [XXX more?]
7501  *
7502  *
7503  * CGROUPS
7504  *
7505  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7506  *
7507  *                                s_k,i
7508  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7509  *                                 S_k
7510  *
7511  * Where
7512  *
7513  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7514  *
7515  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7516  *
7517  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7518  * property.
7519  *
7520  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7521  *      rewrite all of this once again.]
7522  */
7523
7524 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7525
7526 enum fbq_type { regular, remote, all };
7527
7528 /*
7529  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
7530  *
7531  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
7532  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
7533  * group. See update_sd_pick_busiest().
7534  */
7535 enum group_type {
7536         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
7537         group_has_spare = 0,
7538         /*
7539          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
7540          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
7541          */
7542         group_fully_busy,
7543         /*
7544          * SD_ASYM_CPUCAPACITY only: One task doesn't fit with CPU's capacity
7545          * and must be migrated to a more powerful CPU.
7546          */
7547         group_misfit_task,
7548         /*
7549          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
7550          * and the task should be migrated to it instead of running on the
7551          * current CPU.
7552          */
7553         group_asym_packing,
7554         /*
7555          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
7556          * from balancing the load across the system.
7557          */
7558         group_imbalanced,
7559         /*
7560          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
7561          * tasks.
7562          */
7563         group_overloaded
7564 };
7565
7566 enum migration_type {
7567         migrate_load = 0,
7568         migrate_util,
7569         migrate_task,
7570         migrate_misfit
7571 };
7572
7573 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7574 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7575 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7576 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7577 #define LBF_ACTIVE_LB   0x10
7578
7579 struct lb_env {
7580         struct sched_domain     *sd;
7581
7582         struct rq               *src_rq;
7583         int                     src_cpu;
7584
7585         int                     dst_cpu;
7586         struct rq               *dst_rq;
7587
7588         struct cpumask          *dst_grpmask;
7589         int                     new_dst_cpu;
7590         enum cpu_idle_type      idle;
7591         long                    imbalance;
7592         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7593         struct cpumask          *cpus;
7594
7595         unsigned int            flags;
7596
7597         unsigned int            loop;
7598         unsigned int            loop_break;
7599         unsigned int            loop_max;
7600
7601         enum fbq_type           fbq_type;
7602         enum migration_type     migration_type;
7603         struct list_head        tasks;
7604 };
7605
7606 /*
7607  * Is this task likely cache-hot:
7608  */
7609 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7610 {
7611         s64 delta;
7612
7613         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7614
7615         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7616                 return 0;
7617
7618         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7619                 return 0;
7620
7621         /* SMT siblings share cache */
7622         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
7623                 return 0;
7624
7625         /*
7626          * Buddy candidates are cache hot:
7627          */
7628         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7629                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7630                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7631                 return 1;
7632
7633         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7634                 return 1;
7635
7636         /*
7637          * Don't migrate task if the task's cookie does not match
7638          * with the destination CPU's core cookie.
7639          */
7640         if (!sched_core_cookie_match(cpu_rq(env->dst_cpu), p))
7641                 return 1;
7642
7643         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7644                 return 0;
7645
7646         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7647
7648         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7649 }
7650
7651 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7652 /*
7653  * Returns 1, if task migration degrades locality
7654  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7655  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7656  */
7657 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7658 {
7659         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7660         unsigned long src_weight, dst_weight;
7661         int src_nid, dst_nid, dist;
7662
7663         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7664                 return -1;
7665
7666         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7667                 return -1;
7668
7669         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7670         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7671
7672         if (src_nid == dst_nid)
7673                 return -1;
7674
7675         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7676         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7677                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7678                         return 1;
7679                 else
7680                         return -1;
7681         }
7682
7683         /* Encourage migration to the preferred node. */
7684         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7685                 return 0;
7686
7687         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7688         if (env->idle == CPU_IDLE)
7689                 return -1;
7690
7691         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7692         if (numa_group) {
7693                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7694                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7695         } else {
7696                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7697                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7698         }
7699
7700         return dst_weight < src_weight;
7701 }
7702
7703 #else
7704 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7705                                              struct lb_env *env)
7706 {
7707         return -1;
7708 }
7709 #endif
7710
7711 /*
7712  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7713  */
7714 static
7715 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7716 {
7717         int tsk_cache_hot;
7718
7719         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7720
7721         /*
7722          * We do not migrate tasks that are:
7723          * 1) throttled_lb_pair, or
7724          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
7725          * 3) running (obviously), or
7726          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7727          */
7728         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7729                 return 0;
7730
7731         /* Disregard pcpu kthreads; they are where they need to be. */
7732         if (kthread_is_per_cpu(p))
7733                 return 0;
7734
7735         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
7736                 int cpu;
7737
7738                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7739
7740                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7741
7742                 /*
7743                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7744                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7745                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7746                  *
7747                  * Avoid computing new_dst_cpu
7748                  * - for NEWLY_IDLE
7749                  * - if we have already computed one in current iteration
7750                  * - if it's an active balance
7751                  */
7752                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
7753                     env->flags & (LBF_DST_PINNED | LBF_ACTIVE_LB))
7754                         return 0;
7755
7756                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7757                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7758                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7759                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7760                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7761                                 break;
7762                         }
7763                 }
7764
7765                 return 0;
7766         }
7767
7768         /* Record that we found at least one task that could run on dst_cpu */
7769         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7770
7771         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7772                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7773                 return 0;
7774         }
7775
7776         /*
7777          * Aggressive migration if:
7778          * 1) active balance
7779          * 2) destination numa is preferred
7780          * 3) task is cache cold, or
7781          * 4) too many balance attempts have failed.
7782          */
7783         if (env->flags & LBF_ACTIVE_LB)
7784                 return 1;
7785
7786         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7787         if (tsk_cache_hot == -1)
7788                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7789
7790         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7791             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7792                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7793                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7794                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7795                 }
7796                 return 1;
7797         }
7798
7799         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7800         return 0;
7801 }
7802
7803 /*
7804  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7805  */
7806 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7807 {
7808         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7809
7810         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7811         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7812 }
7813
7814 /*
7815  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7816  * part of active balancing operations within "domain".
7817  *
7818  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7819  */
7820 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7821 {
7822         struct task_struct *p;
7823
7824         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7825
7826         list_for_each_entry_reverse(p,
7827                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7828                 if (!can_migrate_task(p, env))
7829                         continue;
7830
7831                 detach_task(p, env);
7832
7833                 /*
7834                  * Right now, this is only the second place where
7835                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7836                  * so we can safely collect stats here rather than
7837                  * inside detach_tasks().
7838                  */
7839                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7840                 return p;
7841         }
7842         return NULL;
7843 }
7844
7845 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7846
7847 /*
7848  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
7849  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7850  *
7851  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7852  */
7853 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7854 {
7855         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7856         unsigned long util, load;
7857         struct task_struct *p;
7858         int detached = 0;
7859
7860         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7861
7862         /*
7863          * Source run queue has been emptied by another CPU, clear
7864          * LBF_ALL_PINNED flag as we will not test any task.
7865          */
7866         if (env->src_rq->nr_running <= 1) {
7867                 env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7868                 return 0;
7869         }
7870
7871         if (env->imbalance <= 0)
7872                 return 0;
7873
7874         while (!list_empty(tasks)) {
7875                 /*
7876                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7877                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7878                  */
7879                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7880                         break;
7881
7882                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7883
7884                 env->loop++;
7885                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7886                 if (env->loop > env->loop_max)
7887                         break;
7888
7889                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7890                 if (env->loop > env->loop_break) {
7891                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7892                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7893                         break;
7894                 }
7895
7896                 if (!can_migrate_task(p, env))
7897                         goto next;
7898
7899                 switch (env->migration_type) {
7900                 case migrate_load:
7901                         /*
7902                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
7903                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
7904                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
7905                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
7906                          * detaching up to loop_max tasks.
7907                          */
7908                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
7909
7910                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
7911                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7912                                 goto next;
7913
7914                         /*
7915                          * Make sure that we don't migrate too much load.
7916                          * Nevertheless, let relax the constraint if
7917                          * scheduler fails to find a good waiting task to
7918                          * migrate.
7919                          */
7920                         if (shr_bound(load, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
7921                                 goto next;
7922
7923                         env->imbalance -= load;
7924                         break;
7925
7926                 case migrate_util:
7927                         util = task_util_est(p);
7928
7929                         if (util > env->imbalance)
7930                                 goto next;
7931
7932                         env->imbalance -= util;
7933                         break;
7934
7935                 case migrate_task:
7936                         env->imbalance--;
7937                         break;
7938
7939                 case migrate_misfit:
7940                         /* This is not a misfit task */
7941                         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(env->src_cpu)))
7942                                 goto next;
7943
7944                         env->imbalance = 0;
7945                         break;
7946                 }
7947
7948                 detach_task(p, env);
7949                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7950
7951                 detached++;
7952
7953 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
7954                 /*
7955                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7956                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7957                  * the critical section.
7958                  */
7959                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7960                         break;
7961 #endif
7962
7963                 /*
7964                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7965                  * load/util/tasks.
7966                  */
7967                 if (env->imbalance <= 0)
7968                         break;
7969
7970                 continue;
7971 next:
7972                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7973         }
7974
7975         /*
7976          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7977          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7978          * than inside detach_one_task().
7979          */
7980         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7981
7982         return detached;
7983 }
7984
7985 /*
7986  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7987  */
7988 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7989 {
7990         lockdep_assert_rq_held(rq);
7991
7992         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7993         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7994         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7995 }
7996
7997 /*
7998  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7999  * its new rq.
8000  */
8001 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8002 {
8003         struct rq_flags rf;
8004
8005         rq_lock(rq, &rf);
8006         update_rq_clock(rq);
8007         attach_task(rq, p);
8008         rq_unlock(rq, &rf);
8009 }
8010
8011 /*
8012  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
8013  * new rq.
8014  */
8015 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
8016 {
8017         struct list_head *tasks = &env->tasks;
8018         struct task_struct *p;
8019         struct rq_flags rf;
8020
8021         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
8022         update_rq_clock(env->dst_rq);
8023
8024         while (!list_empty(tasks)) {
8025                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
8026                 list_del_init(&p->se.group_node);
8027
8028                 attach_task(env->dst_rq, p);
8029         }
8030
8031         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
8032 }
8033
8034 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8035 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
8036 {
8037         if (cfs_rq->avg.load_avg)
8038                 return true;
8039
8040         if (cfs_rq->avg.util_avg)
8041                 return true;
8042
8043         return false;
8044 }
8045
8046 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
8047 {
8048         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
8049                 return true;
8050
8051         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
8052                 return true;
8053
8054         if (thermal_load_avg(rq))
8055                 return true;
8056
8057 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
8058         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
8059                 return true;
8060 #endif
8061
8062         return false;
8063 }
8064
8065 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq)
8066 {
8067         WRITE_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick, jiffies);
8068 }
8069
8070 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
8071 {
8072         if (!has_blocked)
8073                 rq->has_blocked_load = 0;
8074 }
8075 #else
8076 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
8077 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
8078 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq) {}
8079 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
8080 #endif
8081
8082 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
8083 {
8084         const struct sched_class *curr_class;
8085         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
8086         unsigned long thermal_pressure;
8087         bool decayed;
8088
8089         /*
8090          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
8091          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
8092          */
8093         curr_class = rq->curr->sched_class;
8094
8095         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
8096
8097         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
8098                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
8099                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
8100                   update_irq_load_avg(rq, 0);
8101
8102         if (others_have_blocked(rq))
8103                 *done = false;
8104
8105         return decayed;
8106 }
8107
8108 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8109
8110 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8111 {
8112         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
8113         bool decayed = false;
8114         int cpu = cpu_of(rq);
8115
8116         /*
8117          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
8118          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
8119          */
8120         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
8121                 struct sched_entity *se;
8122
8123                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
8124                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
8125
8126                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
8127                                 decayed = true;
8128                 }
8129
8130                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
8131                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
8132                 if (se && !skip_blocked_update(se))
8133                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
8134
8135                 /*
8136                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
8137                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
8138                  */
8139                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
8140                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
8141
8142                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
8143                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8144                         *done = false;
8145         }
8146
8147         return decayed;
8148 }
8149
8150 /*
8151  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
8152  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
8153  * group is a fraction of its parents load.
8154  */
8155 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
8156 {
8157         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
8158         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
8159         unsigned long now = jiffies;
8160         unsigned long load;
8161
8162         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8163                 return;
8164
8165         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
8166         for_each_sched_entity(se) {
8167                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8168                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
8169                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8170                         break;
8171         }
8172
8173         if (!se) {
8174                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
8175                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8176         }
8177
8178         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
8179                 load = cfs_rq->h_load;
8180                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
8181                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8182                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8183                 cfs_rq->h_load = load;
8184                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8185         }
8186 }
8187
8188 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8189 {
8190         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
8191
8192         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
8193         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
8194                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8195 }
8196 #else
8197 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8198 {
8199         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
8200         bool decayed;
8201
8202         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
8203         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8204                 *done = false;
8205
8206         return decayed;
8207 }
8208
8209 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8210 {
8211         return p->se.avg.load_avg;
8212 }
8213 #endif
8214
8215 static void update_blocked_averages(int cpu)
8216 {
8217         bool decayed = false, done = true;
8218         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8219         struct rq_flags rf;
8220
8221         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
8222         update_blocked_load_tick(rq);
8223         update_rq_clock(rq);
8224
8225         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
8226         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
8227
8228         update_blocked_load_status(rq, !done);
8229         if (decayed)
8230                 cpufreq_update_util(rq, 0);
8231         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
8232 }
8233
8234 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
8235
8236 /*
8237  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
8238  */
8239 struct sg_lb_stats {
8240         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
8241         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
8242         unsigned long group_capacity;
8243         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
8244         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
8245         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
8246         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
8247         unsigned int idle_cpus;
8248         unsigned int group_weight;
8249         enum group_type group_type;
8250         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
8251         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
8252 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8253         unsigned int nr_numa_running;
8254         unsigned int nr_preferred_running;
8255 #endif
8256 };
8257
8258 /*
8259  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
8260  *               during load balancing.
8261  */
8262 struct sd_lb_stats {
8263         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
8264         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
8265         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
8266         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
8267         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
8268         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
8269
8270         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
8271         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
8272 };
8273
8274 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
8275 {
8276         /*
8277          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
8278          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
8279          * We must however set busiest_stat::group_type and
8280          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
8281          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
8282          */
8283         *sds = (struct sd_lb_stats){
8284                 .busiest = NULL,
8285                 .local = NULL,
8286                 .total_load = 0UL,
8287                 .total_capacity = 0UL,
8288                 .busiest_stat = {
8289                         .idle_cpus = UINT_MAX,
8290                         .group_type = group_has_spare,
8291                 },
8292         };
8293 }
8294
8295 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
8296 {
8297         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8298         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8299         unsigned long used, free;
8300         unsigned long irq;
8301
8302         irq = cpu_util_irq(rq);
8303
8304         if (unlikely(irq >= max))
8305                 return 1;
8306
8307         /*
8308          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
8309          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
8310          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
8311          * average uses the actual delta max capacity(load).
8312          */
8313         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
8314         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
8315         used += thermal_load_avg(rq);
8316
8317         if (unlikely(used >= max))
8318                 return 1;
8319
8320         free = max - used;
8321
8322         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
8323 }
8324
8325 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8326 {
8327         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
8328         struct sched_group *sdg = sd->groups;
8329
8330         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8331
8332         if (!capacity)
8333                 capacity = 1;
8334
8335         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
8336         trace_sched_cpu_capacity_tp(cpu_rq(cpu));
8337
8338         sdg->sgc->capacity = capacity;
8339         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
8340         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
8341 }
8342
8343 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8344 {
8345         struct sched_domain *child = sd->child;
8346         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
8347         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
8348         unsigned long interval;
8349
8350         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8351         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8352         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8353
8354         if (!child) {
8355                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8356                 return;
8357         }
8358
8359         capacity = 0;
8360         min_capacity = ULONG_MAX;
8361         max_capacity = 0;
8362
8363         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8364                 /*
8365                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8366                  * span the current group.
8367                  */
8368
8369                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
8370                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
8371
8372                         capacity += cpu_cap;
8373                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
8374                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
8375                 }
8376         } else  {
8377                 /*
8378                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8379                  * span the current group.
8380                  */
8381
8382                 group = child->groups;
8383                 do {
8384                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8385
8386                         capacity += sgc->capacity;
8387                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8388                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8389                         group = group->next;
8390                 } while (group != child->groups);
8391         }
8392
8393         sdg->sgc->capacity = capacity;
8394         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8395         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8396 }
8397
8398 /*
8399  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8400  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8401  * Return true is the capacity is reduced
8402  */
8403 static inline int
8404 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8405 {
8406         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8407                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8408 }
8409
8410 /*
8411  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
8412  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
8413  * the task's current CPU is heavily pressured.
8414  */
8415 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8416 {
8417         return rq->misfit_task_load &&
8418                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
8419                  check_cpu_capacity(rq, sd));
8420 }
8421
8422 /*
8423  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8424  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
8425  *
8426  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8427  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8428  * Something like:
8429  *
8430  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8431  *              *     * * *
8432  *
8433  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8434  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8435  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8436  *
8437  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8438  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8439  * moving tasks due to affinity constraints.
8440  *
8441  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8442  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8443  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8444  * to create an effective group imbalance.
8445  *
8446  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8447  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8448  * subtle and fragile situation.
8449  */
8450
8451 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8452 {
8453         return group->sgc->imbalance;
8454 }
8455
8456 /*
8457  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8458  * be used by some tasks.
8459  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8460  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8461  * available capacity for CFS tasks.
8462  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8463  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8464  * capacity in meaningful for the load balancer.
8465  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8466  * any benefit for the load balance.
8467  */
8468 static inline bool
8469 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8470 {
8471         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8472                 return true;
8473
8474         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8475                         (sgs->group_runnable * 100))
8476                 return false;
8477
8478         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8479                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8480                 return true;
8481
8482         return false;
8483 }
8484
8485 /*
8486  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8487  *  handle.
8488  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8489  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8490  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8491  *  false.
8492  */
8493 static inline bool
8494 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8495 {
8496         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8497                 return false;
8498
8499         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8500                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8501                 return true;
8502
8503         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8504                         (sgs->group_runnable * 100))
8505                 return true;
8506
8507         return false;
8508 }
8509
8510 static inline enum
8511 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
8512                           struct sched_group *group,
8513                           struct sg_lb_stats *sgs)
8514 {
8515         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
8516                 return group_overloaded;
8517
8518         if (sg_imbalanced(group))
8519                 return group_imbalanced;
8520
8521         if (sgs->group_asym_packing)
8522                 return group_asym_packing;
8523
8524         if (sgs->group_misfit_task_load)
8525                 return group_misfit_task;
8526
8527         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
8528                 return group_fully_busy;
8529
8530         return group_has_spare;
8531 }
8532
8533 /**
8534  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8535  * @env: The load balancing environment.
8536  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8537  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8538  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
8539  */
8540 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8541                                       struct sched_group *group,
8542                                       struct sg_lb_stats *sgs,
8543                                       int *sg_status)
8544 {
8545         int i, nr_running, local_group;
8546
8547         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8548
8549         local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(group));
8550
8551         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8552                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8553
8554                 sgs->group_load += cpu_load(rq);
8555                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8556                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
8557                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8558
8559                 nr_running = rq->nr_running;
8560                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8561
8562                 if (nr_running > 1)
8563                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8564
8565                 if (cpu_overutilized(i))
8566                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
8567
8568 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8569                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8570                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8571 #endif
8572                 /*
8573                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8574                  */
8575                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
8576                         sgs->idle_cpus++;
8577                         /* Idle cpu can't have misfit task */
8578                         continue;
8579                 }
8580
8581                 if (local_group)
8582                         continue;
8583
8584                 /* Check for a misfit task on the cpu */
8585                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8586                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8587                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8588                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8589                 }
8590         }
8591
8592         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
8593         if (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
8594             env->idle != CPU_NOT_IDLE &&
8595             sgs->sum_h_nr_running &&
8596             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu)) {
8597                 sgs->group_asym_packing = 1;
8598         }
8599
8600         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8601
8602         sgs->group_weight = group->group_weight;
8603
8604         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
8605
8606         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
8607         if (sgs->group_type == group_overloaded)
8608                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8609                                 sgs->group_capacity;
8610 }
8611
8612 /**
8613  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8614  * @env: The load balancing environment.
8615  * @sds: sched_domain statistics
8616  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8617  * @sgs: sched_group statistics
8618  *
8619  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8620  * busiest group.
8621  *
8622  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8623  * busiest group. %false otherwise.
8624  */
8625 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8626                                    struct sd_lb_stats *sds,
8627                                    struct sched_group *sg,
8628                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8629 {
8630         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8631
8632         /* Make sure that there is at least one task to pull */
8633         if (!sgs->sum_h_nr_running)
8634                 return false;
8635
8636         /*
8637          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8638          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8639          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8640          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8641          */
8642         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8643             (!capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), sg->sgc->max_capacity) ||
8644              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
8645                 return false;
8646
8647         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8648                 return true;
8649
8650         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8651                 return false;
8652
8653         /*
8654          * The candidate and the current busiest group are the same type of
8655          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
8656          */
8657
8658         switch (sgs->group_type) {
8659         case group_overloaded:
8660                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
8661                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8662                         return false;
8663                 break;
8664
8665         case group_imbalanced:
8666                 /*
8667                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
8668                  * choose one more than another.
8669                  */
8670                 return false;
8671
8672         case group_asym_packing:
8673                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8674                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
8675                         return false;
8676                 break;
8677
8678         case group_misfit_task:
8679                 /*
8680                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
8681                  * misfit.
8682                  */
8683                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8684                         return false;
8685                 break;
8686
8687         case group_fully_busy:
8688                 /*
8689                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
8690                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
8691                  * group because tasks have all compute capacity that they need
8692                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
8693                  * contention when accessing shared HW resources.
8694                  *
8695                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
8696                  * select the 1st one.
8697                  */
8698                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8699                         return false;
8700                 break;
8701
8702         case group_has_spare:
8703                 /*
8704                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
8705                  * and highest number of running tasks. We could also compare
8706                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
8707                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
8708                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
8709                  */
8710                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
8711                         return false;
8712                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
8713                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
8714                         return false;
8715
8716                 break;
8717         }
8718
8719         /*
8720          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
8721          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
8722          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
8723          * considered.
8724          */
8725         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
8726             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
8727             (capacity_greater(sg->sgc->min_capacity, capacity_of(env->dst_cpu))))
8728                 return false;
8729
8730         return true;
8731 }
8732
8733 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8734 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8735 {
8736         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8737                 return regular;
8738         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8739                 return remote;
8740         return all;
8741 }
8742
8743 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8744 {
8745         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8746                 return regular;
8747         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8748                 return remote;
8749         return all;
8750 }
8751 #else
8752 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8753 {
8754         return all;
8755 }
8756
8757 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8758 {
8759         return regular;
8760 }
8761 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8762
8763
8764 struct sg_lb_stats;
8765
8766 /*
8767  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
8768  */
8769
8770 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
8771 {
8772         /* Task has no contribution or is new */
8773         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
8774                 return 0;
8775
8776         if (task_on_rq_queued(p))
8777                 return 1;
8778
8779         return 0;
8780 }
8781
8782 /**
8783  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
8784  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
8785  * @p: task which should be ignored.
8786  *
8787  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
8788  */
8789 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
8790 {
8791         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8792
8793         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
8794                 return 0;
8795
8796         /*
8797          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
8798          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
8799          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
8800          */
8801
8802 #ifdef CONFIG_SMP
8803         if (rq->ttwu_pending)
8804                 return 0;
8805 #endif
8806
8807         return 1;
8808 }
8809
8810 /*
8811  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
8812  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
8813  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8814  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8815  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
8816  */
8817 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
8818                                           struct sched_group *group,
8819                                           struct sg_lb_stats *sgs,
8820                                           struct task_struct *p)
8821 {
8822         int i, nr_running;
8823
8824         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8825
8826         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
8827                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8828                 unsigned int local;
8829
8830                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
8831                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
8832                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
8833                 local = task_running_on_cpu(i, p);
8834                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
8835
8836                 nr_running = rq->nr_running - local;
8837                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8838
8839                 /*
8840                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
8841                  */
8842                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
8843                         sgs->idle_cpus++;
8844
8845         }
8846
8847         /* Check if task fits in the group */
8848         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8849             !task_fits_capacity(p, group->sgc->max_capacity)) {
8850                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
8851         }
8852
8853         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8854
8855         sgs->group_weight = group->group_weight;
8856
8857         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
8858
8859         /*
8860          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
8861          * overloaded
8862          */
8863         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
8864                 sgs->group_type == group_overloaded)
8865                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8866                                 sgs->group_capacity;
8867 }
8868
8869 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
8870                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
8871                                struct sched_group *group,
8872                                struct sg_lb_stats *sgs)
8873 {
8874         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
8875                 return true;
8876
8877         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
8878                 return false;
8879
8880         /*
8881          * The candidate and the current idlest group are the same type of
8882          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
8883          */
8884
8885         switch (sgs->group_type) {
8886         case group_overloaded:
8887         case group_fully_busy:
8888                 /* Select the group with lowest avg_load. */
8889                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
8890                         return false;
8891                 break;
8892
8893         case group_imbalanced:
8894         case group_asym_packing:
8895                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
8896                 return false;
8897
8898         case group_misfit_task:
8899                 /* Select group with the highest max capacity */
8900                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
8901                         return false;
8902                 break;
8903
8904         case group_has_spare:
8905                 /* Select group with most idle CPUs */
8906                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
8907                         return false;
8908
8909                 /* Select group with lowest group_util */
8910                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
8911                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
8912                         return false;
8913
8914                 break;
8915         }
8916
8917         return true;
8918 }
8919
8920 /*
8921  * Allow a NUMA imbalance if busy CPUs is less than 25% of the domain.
8922  * This is an approximation as the number of running tasks may not be
8923  * related to the number of busy CPUs due to sched_setaffinity.
8924  */
8925 static inline bool allow_numa_imbalance(int dst_running, int dst_weight)
8926 {
8927         return (dst_running < (dst_weight >> 2));
8928 }
8929
8930 /*
8931  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
8932  * domain.
8933  *
8934  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
8935  */
8936 static struct sched_group *
8937 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
8938 {
8939         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
8940         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
8941         struct sg_lb_stats *sgs;
8942         unsigned long imbalance;
8943         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
8944                         .avg_load = UINT_MAX,
8945                         .group_type = group_overloaded,
8946         };
8947
8948         do {
8949                 int local_group;
8950
8951                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
8952                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
8953                                         p->cpus_ptr))
8954                         continue;
8955
8956                 /* Skip over this group if no cookie matched */
8957                 if (!sched_group_cookie_match(cpu_rq(this_cpu), p, group))
8958                         continue;
8959
8960                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
8961                                                sched_group_span(group));
8962
8963                 if (local_group) {
8964                         sgs = &local_sgs;
8965                         local = group;
8966                 } else {
8967                         sgs = &tmp_sgs;
8968                 }
8969
8970                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
8971
8972                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
8973                         idlest = group;
8974                         idlest_sgs = *sgs;
8975                 }
8976
8977         } while (group = group->next, group != sd->groups);
8978
8979
8980         /* There is no idlest group to push tasks to */
8981         if (!idlest)
8982                 return NULL;
8983
8984         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
8985         if (!local)
8986                 return idlest;
8987
8988         /*
8989          * If the local group is idler than the selected idlest group
8990          * don't try and push the task.
8991          */
8992         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
8993                 return NULL;
8994
8995         /*
8996          * If the local group is busier than the selected idlest group
8997          * try and push the task.
8998          */
8999         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
9000                 return idlest;
9001
9002         switch (local_sgs.group_type) {
9003         case group_overloaded:
9004         case group_fully_busy:
9005
9006                 /* Calculate allowed imbalance based on load */
9007                 imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
9008                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
9009
9010                 /*
9011                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
9012                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
9013                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
9014                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
9015                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
9016                  * and consider staying local.
9017                  */
9018
9019                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
9020                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
9021                         return NULL;
9022
9023                 /*
9024                  * If the local group is less loaded than the selected
9025                  * idlest group don't try and push any tasks.
9026                  */
9027                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
9028                         return NULL;
9029
9030                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
9031                         return NULL;
9032                 break;
9033
9034         case group_imbalanced:
9035         case group_asym_packing:
9036                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
9037                 return NULL;
9038
9039         case group_misfit_task:
9040                 /* Select group with the highest max capacity */
9041                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
9042                         return NULL;
9043                 break;
9044
9045         case group_has_spare:
9046                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
9047 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9048                         int idlest_cpu;
9049                         /*
9050                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
9051                          * the preferred node
9052                          */
9053                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9054                                 return NULL;
9055
9056                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
9057                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9058                                 return idlest;
9059 #endif
9060                         /*
9061                          * Otherwise, keep the task on this node to stay close
9062                          * its wakeup source and improve locality. If there is
9063                          * a real need of migration, periodic load balance will
9064                          * take care of it.
9065                          */
9066                         if (allow_numa_imbalance(local_sgs.sum_nr_running, sd->span_weight))
9067                                 return NULL;
9068                 }
9069
9070                 /*
9071                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
9072                  * compare the utilization which is more stable but it can end
9073                  * up that the group has less spare capacity but finally more
9074                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
9075                  */
9076                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
9077                         return NULL;
9078                 break;
9079         }
9080
9081         return idlest;
9082 }
9083
9084 /**
9085  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
9086  * @env: The load balancing environment.
9087  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
9088  */
9089
9090 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9091 {
9092         struct sched_domain *child = env->sd->child;
9093         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9094         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
9095         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
9096         int sg_status = 0;
9097
9098         do {
9099                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
9100                 int local_group;
9101
9102                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
9103                 if (local_group) {
9104                         sds->local = sg;
9105                         sgs = local;
9106
9107                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
9108                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
9109                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
9110                 }
9111
9112                 update_sg_lb_stats(env, sg, sgs, &sg_status);
9113
9114                 if (local_group)
9115                         goto next_group;
9116
9117
9118                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
9119                         sds->busiest = sg;
9120                         sds->busiest_stat = *sgs;
9121                 }
9122
9123 next_group:
9124                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
9125                 sds->total_load += sgs->group_load;
9126                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
9127
9128                 sg = sg->next;
9129         } while (sg != env->sd->groups);
9130
9131         /* Tag domain that child domain prefers tasks go to siblings first */
9132         sds->prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
9133
9134
9135         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
9136                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
9137
9138         if (!env->sd->parent) {
9139                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9140
9141                 /* update overload indicator if we are at root domain */
9142                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
9143
9144                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
9145                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9146                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9147         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
9148                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9149
9150                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
9151                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
9152         }
9153 }
9154
9155 #define NUMA_IMBALANCE_MIN 2
9156
9157 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance,
9158                                 int dst_running, int dst_weight)
9159 {
9160         if (!allow_numa_imbalance(dst_running, dst_weight))
9161                 return imbalance;
9162
9163         /*
9164          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
9165          * tasks that remain local when the destination is lightly loaded.
9166          */
9167         if (imbalance <= NUMA_IMBALANCE_MIN)
9168                 return 0;
9169
9170         return imbalance;
9171 }
9172
9173 /**
9174  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
9175  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
9176  * @env: load balance environment
9177  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
9178  */
9179 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9180 {
9181         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9182
9183         local = &sds->local_stat;
9184         busiest = &sds->busiest_stat;
9185
9186         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
9187                 /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
9188                 env->migration_type = migrate_misfit;
9189                 env->imbalance = 1;
9190                 return;
9191         }
9192
9193         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
9194                 /*
9195                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
9196                  * the preferred CPU.
9197                  */
9198                 env->migration_type = migrate_task;
9199                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
9200                 return;
9201         }
9202
9203         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
9204                 /*
9205                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
9206                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
9207                  * the imbalance. The next load balance will take care of
9208                  * balancing back the system.
9209                  */
9210                 env->migration_type = migrate_task;
9211                 env->imbalance = 1;
9212                 return;
9213         }
9214
9215         /*
9216          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
9217          * emptying busiest.
9218          */
9219         if (local->group_type == group_has_spare) {
9220                 if ((busiest->group_type > group_fully_busy) &&
9221                     !(env->sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES)) {
9222                         /*
9223                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
9224                          * capacity. This might end up creating spare capacity
9225                          * in busiest or busiest still being overloaded but
9226                          * there is no simple way to directly compute the
9227                          * amount of load to migrate in order to balance the
9228                          * system.
9229                          */
9230                         env->migration_type = migrate_util;
9231                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
9232                                          local->group_util;
9233
9234                         /*
9235                          * In some cases, the group's utilization is max or even
9236                          * higher than capacity because of migrations but the
9237                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
9238                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
9239                          * try to pull it.
9240                          */
9241                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
9242                                 env->migration_type = migrate_task;
9243                                 env->imbalance = 1;
9244                         }
9245
9246                         return;
9247                 }
9248
9249                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
9250                         unsigned int nr_diff = busiest->sum_nr_running;
9251                         /*
9252                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
9253                          * groups.
9254                          */
9255                         env->migration_type = migrate_task;
9256                         lsub_positive(&nr_diff, local->sum_nr_running);
9257                         env->imbalance = nr_diff >> 1;
9258                 } else {
9259
9260                         /*
9261                          * If there is no overload, we just want to even the number of
9262                          * idle cpus.
9263                          */
9264                         env->migration_type = migrate_task;
9265                         env->imbalance = max_t(long, 0, (local->idle_cpus -
9266                                                  busiest->idle_cpus) >> 1);
9267                 }
9268
9269                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
9270                 if (env->sd->flags & SD_NUMA) {
9271                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
9272                                 busiest->sum_nr_running, busiest->group_weight);
9273                 }
9274
9275                 return;
9276         }
9277
9278         /*
9279          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
9280          * busiest group
9281          */
9282         if (local->group_type < group_overloaded) {
9283                 /*
9284                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
9285                  * finally needed.
9286                  */
9287
9288                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9289                                   local->group_capacity;
9290
9291                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9292                                 sds->total_capacity;
9293                 /*
9294                  * If the local group is more loaded than the selected
9295                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9296                  */
9297                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
9298                         env->imbalance = 0;
9299                         return;
9300                 }
9301         }
9302
9303         /*
9304          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
9305          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
9306          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
9307          * below the average load. At the same time, we also don't want to
9308          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
9309          * the minimum possible imbalance.
9310          */
9311         env->migration_type = migrate_load;
9312         env->imbalance = min(
9313                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
9314                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
9315         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
9316 }
9317
9318 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
9319
9320 /*
9321  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
9322  *
9323  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
9324  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
9325  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
9326  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  force      force
9327  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
9328  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
9329  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
9330  *
9331  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
9332  *            statistics.
9333  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
9334  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
9335  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
9336  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
9337  *            different in groups.
9338  */
9339
9340 /**
9341  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
9342  * if there is an imbalance.
9343  *
9344  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
9345  * to restore balance.
9346  *
9347  * @env: The load balancing environment.
9348  *
9349  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
9350  */
9351 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
9352 {
9353         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9354         struct sd_lb_stats sds;
9355
9356         init_sd_lb_stats(&sds);
9357
9358         /*
9359          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
9360          * this level.
9361          */
9362         update_sd_lb_stats(env, &sds);
9363
9364         if (sched_energy_enabled()) {
9365                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9366
9367                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
9368                         goto out_balanced;
9369         }
9370
9371         local = &sds.local_stat;
9372         busiest = &sds.busiest_stat;
9373
9374         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
9375         if (!sds.busiest)
9376                 goto out_balanced;
9377
9378         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
9379         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
9380                 goto force_balance;
9381
9382         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
9383         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
9384                 goto force_balance;
9385
9386         /*
9387          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
9388          * work because they assume all things are equal, which typically
9389          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
9390          */
9391         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
9392                 goto force_balance;
9393
9394         /*
9395          * If the local group is busier than the selected busiest group
9396          * don't try and pull any tasks.
9397          */
9398         if (local->group_type > busiest->group_type)
9399                 goto out_balanced;
9400
9401         /*
9402          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
9403          * between tasks.
9404          */
9405         if (local->group_type == group_overloaded) {
9406                 /*
9407                  * If the local group is more loaded than the selected
9408                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9409                  */
9410                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
9411                         goto out_balanced;
9412
9413                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
9414                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9415                                 sds.total_capacity;
9416
9417                 /*
9418                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
9419                  * domain average load.
9420                  */
9421                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
9422                         goto out_balanced;
9423
9424                 /*
9425                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
9426                  * conservative.
9427                  */
9428                 if (100 * busiest->avg_load <=
9429                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
9430                         goto out_balanced;
9431         }
9432
9433         /* Try to move all excess tasks to child's sibling domain */
9434         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
9435             busiest->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)
9436                 goto force_balance;
9437
9438         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
9439                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
9440                         /*
9441                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
9442                          * result the local one too) but this CPU is already
9443                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
9444                          */
9445                         goto out_balanced;
9446
9447                 if (busiest->group_weight > 1 &&
9448                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1))
9449                         /*
9450                          * If the busiest group is not overloaded
9451                          * and there is no imbalance between this and busiest
9452                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
9453                          * becomes significant if the diff is greater than 1
9454                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
9455                          * on another group. Of course this applies only if
9456                          * there is more than 1 CPU per group.
9457                          */
9458                         goto out_balanced;
9459
9460                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1)
9461                         /*
9462                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
9463                          */
9464                         goto out_balanced;
9465         }
9466
9467 force_balance:
9468         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
9469         calculate_imbalance(env, &sds);
9470         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
9471
9472 out_balanced:
9473         env->imbalance = 0;
9474         return NULL;
9475 }
9476
9477 /*
9478  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
9479  */
9480 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
9481                                      struct sched_group *group)
9482 {
9483         struct rq *busiest = NULL, *rq;
9484         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
9485         unsigned int busiest_nr = 0;
9486         int i;
9487
9488         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9489                 unsigned long capacity, load, util;
9490                 unsigned int nr_running;
9491                 enum fbq_type rt;
9492
9493                 rq = cpu_rq(i);
9494                 rt = fbq_classify_rq(rq);
9495
9496                 /*
9497                  * We classify groups/runqueues into three groups:
9498                  *  - regular: there are !numa tasks
9499                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
9500                  *  - all:     there is no distinction
9501                  *
9502                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
9503                  * ignore those when there's better options.
9504                  *
9505                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
9506                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
9507                  * queue by moving tasks around inside the node.
9508                  *
9509                  * If we cannot move enough load due to this classification
9510                  * the next pass will adjust the group classification and
9511                  * allow migration of more tasks.
9512                  *
9513                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
9514                  */
9515                 if (rt > env->fbq_type)
9516                         continue;
9517
9518                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
9519                 if (!nr_running)
9520                         continue;
9521
9522                 capacity = capacity_of(i);
9523
9524                 /*
9525                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
9526                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
9527                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
9528                  * average load.
9529                  */
9530                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9531                     !capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), capacity) &&
9532                     nr_running == 1)
9533                         continue;
9534
9535                 switch (env->migration_type) {
9536                 case migrate_load:
9537                         /*
9538                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
9539                          * which is not scaled with the CPU capacity.
9540                          */
9541                         load = cpu_load(rq);
9542
9543                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
9544                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
9545                                 break;
9546
9547                         /*
9548                          * For the load comparisons with the other CPUs,
9549                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
9550                          * capacity, so that the load can be moved away
9551                          * from the CPU that is potentially running at a
9552                          * lower capacity.
9553                          *
9554                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
9555                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
9556                          * division works out to:
9557                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
9558                          * where j is our previous maximum.
9559                          */
9560                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
9561                                 busiest_load = load;
9562                                 busiest_capacity = capacity;
9563                                 busiest = rq;
9564                         }
9565                         break;
9566
9567                 case migrate_util:
9568                         util = cpu_util(cpu_of(rq));
9569
9570                         /*
9571                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
9572                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
9573                          * detach the task.
9574                          */
9575                         if (nr_running <= 1)
9576                                 continue;
9577
9578                         if (busiest_util < util) {
9579                                 busiest_util = util;
9580                                 busiest = rq;
9581                         }
9582                         break;
9583
9584                 case migrate_task:
9585                         if (busiest_nr < nr_running) {
9586                                 busiest_nr = nr_running;
9587                                 busiest = rq;
9588                         }
9589                         break;
9590
9591                 case migrate_misfit:
9592                         /*
9593                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
9594                          * simply seek the "biggest" misfit task.
9595                          */
9596                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
9597                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
9598                                 busiest = rq;
9599                         }
9600
9601                         break;
9602
9603                 }
9604         }
9605
9606         return busiest;
9607 }
9608
9609 /*
9610  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
9611  * so long as it is large enough.
9612  */
9613 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
9614
9615 static inline bool
9616 asym_active_balance(struct lb_env *env)
9617 {
9618         /*
9619          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
9620          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
9621          * highest priority CPUs.
9622          */
9623         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
9624                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
9625 }
9626
9627 static inline bool
9628 imbalanced_active_balance(struct lb_env *env)
9629 {
9630         struct sched_domain *sd = env->sd;
9631
9632         /*
9633          * The imbalanced case includes the case of pinned tasks preventing a fair
9634          * distribution of the load on the system but also the even distribution of the
9635          * threads on a system with spare capacity
9636          */
9637         if ((env->migration_type == migrate_task) &&
9638             (sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2))
9639                 return 1;
9640
9641         return 0;
9642 }
9643
9644 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
9645 {
9646         struct sched_domain *sd = env->sd;
9647
9648         if (asym_active_balance(env))
9649                 return 1;
9650
9651         if (imbalanced_active_balance(env))
9652                 return 1;
9653
9654         /*
9655          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
9656          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
9657          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
9658          * available on dst_cpu.
9659          */
9660         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9661             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
9662                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
9663                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
9664                         return 1;
9665         }
9666
9667         if (env->migration_type == migrate_misfit)
9668                 return 1;
9669
9670         return 0;
9671 }
9672
9673 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
9674
9675 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
9676 {
9677         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9678         int cpu;
9679
9680         /*
9681          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
9682          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
9683          */
9684         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
9685                 return 0;
9686
9687         /*
9688          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
9689          * to do the newly idle load balance.
9690          */
9691         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9692                 return 1;
9693
9694         /* Try to find first idle CPU */
9695         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
9696                 if (!idle_cpu(cpu))
9697                         continue;
9698
9699                 /* Are we the first idle CPU? */
9700                 return cpu == env->dst_cpu;
9701         }
9702
9703         /* Are we the first CPU of this group ? */
9704         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
9705 }
9706
9707 /*
9708  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
9709  * tasks if there is an imbalance.
9710  */
9711 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
9712                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
9713                         int *continue_balancing)
9714 {
9715         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
9716         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
9717         struct sched_group *group;
9718         struct rq *busiest;
9719         struct rq_flags rf;
9720         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
9721
9722         struct lb_env env = {
9723                 .sd             = sd,
9724                 .dst_cpu        = this_cpu,
9725                 .dst_rq         = this_rq,
9726                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
9727                 .idle           = idle,
9728                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
9729                 .cpus           = cpus,
9730                 .fbq_type       = all,
9731                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
9732         };
9733
9734         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
9735
9736         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
9737
9738 redo:
9739         if (!should_we_balance(&env)) {
9740                 *continue_balancing = 0;
9741                 goto out_balanced;
9742         }
9743
9744         group = find_busiest_group(&env);
9745         if (!group) {
9746                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
9747                 goto out_balanced;
9748         }
9749
9750         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
9751         if (!busiest) {
9752                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
9753                 goto out_balanced;
9754         }
9755
9756         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
9757
9758         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
9759
9760         env.src_cpu = busiest->cpu;
9761         env.src_rq = busiest;
9762
9763         ld_moved = 0;
9764         /* Clear this flag as soon as we find a pullable task */
9765         env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9766         if (busiest->nr_running > 1) {
9767                 /*
9768                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
9769                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
9770                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
9771                  * correctly treated as an imbalance.
9772                  */
9773                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
9774
9775 more_balance:
9776                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
9777                 update_rq_clock(busiest);
9778
9779                 /*
9780                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
9781                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
9782                  */
9783                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
9784
9785                 /*
9786                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
9787                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
9788                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
9789                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
9790                  * See task_rq_lock() family for the details.
9791                  */
9792
9793                 rq_unlock(busiest, &rf);
9794
9795                 if (cur_ld_moved) {
9796                         attach_tasks(&env);
9797                         ld_moved += cur_ld_moved;
9798                 }
9799
9800                 local_irq_restore(rf.flags);
9801
9802                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
9803                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
9804                         goto more_balance;
9805                 }
9806
9807                 /*
9808                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
9809                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
9810                  * where they can run. The upper limit on how many times we
9811                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
9812                  * sched_group.
9813                  *
9814                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
9815                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
9816                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
9817                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
9818                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
9819                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
9820                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
9821                  * given_cpu) causing excess load to be moved to given_cpu.
9822                  * This however should not happen so much in practice and
9823                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
9824                  * excess load moved.
9825                  */
9826                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
9827
9828                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
9829                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
9830
9831                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
9832                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
9833                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
9834                         env.loop         = 0;
9835                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
9836
9837                         /*
9838                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
9839                          * need to continue with same src_cpu.
9840                          */
9841                         goto more_balance;
9842                 }
9843
9844                 /*
9845                  * We failed to reach balance because of affinity.
9846                  */
9847                 if (sd_parent) {
9848                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9849
9850                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
9851                                 *group_imbalance = 1;
9852                 }
9853
9854                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
9855                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9856                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
9857                         /*
9858                          * Attempting to continue load balancing at the current
9859                          * sched_domain level only makes sense if there are
9860                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
9861                          * pull load from which are not contained within the
9862                          * destination group that is receiving any migrated
9863                          * load.
9864                          */
9865                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
9866                                 env.loop = 0;
9867                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
9868                                 goto redo;
9869                         }
9870                         goto out_all_pinned;
9871                 }
9872         }
9873
9874         if (!ld_moved) {
9875                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
9876                 /*
9877                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
9878                  * We do not want newidle balance, which can be very
9879                  * frequent, pollute the failure counter causing
9880                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
9881                  */
9882                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
9883                         sd->nr_balance_failed++;
9884
9885                 if (need_active_balance(&env)) {
9886                         unsigned long flags;
9887
9888                         raw_spin_rq_lock_irqsave(busiest, flags);
9889
9890                         /*
9891                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
9892                          * if the curr task on busiest CPU can't be
9893                          * moved to this_cpu:
9894                          */
9895                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
9896                                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
9897                                 goto out_one_pinned;
9898                         }
9899
9900                         /* Record that we found at least one task that could run on this_cpu */
9901                         env.flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
9902
9903                         /*
9904                          * ->active_balance synchronizes accesses to
9905                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
9906                          * only after active load balance is finished.
9907                          */
9908                         if (!busiest->active_balance) {
9909                                 busiest->active_balance = 1;
9910                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
9911                                 active_balance = 1;
9912                         }
9913                         raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
9914
9915                         if (active_balance) {
9916                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
9917                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
9918                                         &busiest->active_balance_work);
9919                         }
9920                 }
9921         } else {
9922                 sd->nr_balance_failed = 0;
9923         }
9924
9925         if (likely(!active_balance) || need_active_balance(&env)) {
9926                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
9927                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
9928         }
9929
9930         goto out;
9931
9932 out_balanced:
9933         /*
9934          * We reach balance although we may have faced some affinity
9935          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
9936          * a chance to move and fix the imbalance.
9937          */
9938         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9939                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9940
9941                 if (*group_imbalance)
9942                         *group_imbalance = 0;
9943         }
9944
9945 out_all_pinned:
9946         /*
9947          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
9948          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
9949          * can try to migrate them.
9950          */
9951         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
9952
9953         sd->nr_balance_failed = 0;
9954
9955 out_one_pinned:
9956         ld_moved = 0;
9957
9958         /*
9959          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
9960          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
9961          * skyrocketing in a short amount of time. Skip the balance_interval
9962          * increase logic to avoid that.
9963          */
9964         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9965                 goto out;
9966
9967         /* tune up the balancing interval */
9968         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
9969              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
9970             sd->balance_interval < sd->max_interval)
9971                 sd->balance_interval *= 2;
9972 out:
9973         return ld_moved;
9974 }
9975
9976 static inline unsigned long
9977 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
9978 {
9979         unsigned long interval = sd->balance_interval;
9980
9981         if (cpu_busy)
9982                 interval *= sd->busy_factor;
9983
9984         /* scale ms to jiffies */
9985         interval = msecs_to_jiffies(interval);
9986
9987         /*
9988          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
9989          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
9990          * from being multiples of each other.
9991          */
9992         if (cpu_busy)
9993                 interval -= 1;
9994
9995         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9996
9997         return interval;
9998 }
9999
10000 static inline void
10001 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
10002 {
10003         unsigned long interval, next;
10004
10005         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
10006         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
10007         next = sd->last_balance + interval;
10008
10009         if (time_after(*next_balance, next))
10010                 *next_balance = next;
10011 }
10012
10013 /*
10014  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
10015  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
10016  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
10017  * avoids physical / logical imbalances.
10018  */
10019 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
10020 {
10021         struct rq *busiest_rq = data;
10022         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
10023         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
10024         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
10025         struct sched_domain *sd;
10026         struct task_struct *p = NULL;
10027         struct rq_flags rf;
10028
10029         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
10030         /*
10031          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
10032          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
10033          * inactive CPUs.
10034          */
10035         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
10036                 goto out_unlock;
10037
10038         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
10039         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
10040                      !busiest_rq->active_balance))
10041                 goto out_unlock;
10042
10043         /* Is there any task to move? */
10044         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
10045                 goto out_unlock;
10046
10047         /*
10048          * This condition is "impossible", if it occurs
10049          * we need to fix it. Originally reported by
10050          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
10051          */
10052         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
10053
10054         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
10055         rcu_read_lock();
10056         for_each_domain(target_cpu, sd) {
10057                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
10058                         break;
10059         }
10060
10061         if (likely(sd)) {
10062                 struct lb_env env = {
10063                         .sd             = sd,
10064                         .dst_cpu        = target_cpu,
10065                         .dst_rq         = target_rq,
10066                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
10067                         .src_rq         = busiest_rq,
10068                         .idle           = CPU_IDLE,
10069                         .flags          = LBF_ACTIVE_LB,
10070                 };
10071
10072                 schedstat_inc(sd->alb_count);
10073                 update_rq_clock(busiest_rq);
10074
10075                 p = detach_one_task(&env);
10076                 if (p) {
10077                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
10078                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
10079                         sd->nr_balance_failed = 0;
10080                 } else {
10081                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
10082                 }
10083         }
10084         rcu_read_unlock();
10085 out_unlock:
10086         busiest_rq->active_balance = 0;
10087         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
10088
10089         if (p)
10090                 attach_one_task(target_rq, p);
10091
10092         local_irq_enable();
10093
10094         return 0;
10095 }
10096
10097 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
10098
10099 /*
10100  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
10101  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
10102  */
10103 void update_max_interval(void)
10104 {
10105         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
10106 }
10107
10108 /*
10109  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
10110  * and initiates a balancing operation if so.
10111  *
10112  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
10113  */
10114 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
10115 {
10116         int continue_balancing = 1;
10117         int cpu = rq->cpu;
10118         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10119         unsigned long interval;
10120         struct sched_domain *sd;
10121         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10122         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
10123         int update_next_balance = 0;
10124         int need_serialize, need_decay = 0;
10125         u64 max_cost = 0;
10126
10127         rcu_read_lock();
10128         for_each_domain(cpu, sd) {
10129                 /*
10130                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
10131                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
10132                  */
10133                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
10134                         sd->max_newidle_lb_cost =
10135                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
10136                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
10137                         need_decay = 1;
10138                 }
10139                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
10140
10141                 /*
10142                  * Stop the load balance at this level. There is another
10143                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
10144                  * actively.
10145                  */
10146                 if (!continue_balancing) {
10147                         if (need_decay)
10148                                 continue;
10149                         break;
10150                 }
10151
10152                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10153
10154                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
10155                 if (need_serialize) {
10156                         if (!spin_trylock(&balancing))
10157                                 goto out;
10158                 }
10159
10160                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
10161                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
10162                                 /*
10163                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
10164                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
10165                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
10166                                  */
10167                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10168                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10169                         }
10170                         sd->last_balance = jiffies;
10171                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10172                 }
10173                 if (need_serialize)
10174                         spin_unlock(&balancing);
10175 out:
10176                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
10177                         next_balance = sd->last_balance + interval;
10178                         update_next_balance = 1;
10179                 }
10180         }
10181         if (need_decay) {
10182                 /*
10183                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
10184                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
10185                  */
10186                 rq->max_idle_balance_cost =
10187                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
10188         }
10189         rcu_read_unlock();
10190
10191         /*
10192          * next_balance will be updated only when there is a need.
10193          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
10194          * updated.
10195          */
10196         if (likely(update_next_balance))
10197                 rq->next_balance = next_balance;
10198
10199 }
10200
10201 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
10202 {
10203         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
10204 }
10205
10206 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10207 /*
10208  * idle load balancing details
10209  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
10210  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
10211  *   load balancing for all the idle CPUs.
10212  * - HK_FLAG_MISC CPUs are used for this task, because HK_FLAG_SCHED not set
10213  *   anywhere yet.
10214  */
10215
10216 static inline int find_new_ilb(void)
10217 {
10218         int ilb;
10219
10220         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask,
10221                               housekeeping_cpumask(HK_FLAG_MISC)) {
10222
10223                 if (ilb == smp_processor_id())
10224                         continue;
10225
10226                 if (idle_cpu(ilb))
10227                         return ilb;
10228         }
10229
10230         return nr_cpu_ids;
10231 }
10232
10233 /*
10234  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
10235  * idle CPU in the HK_FLAG_MISC housekeeping set (if there is one).
10236  */
10237 static void kick_ilb(unsigned int flags)
10238 {
10239         int ilb_cpu;
10240
10241         /*
10242          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
10243          * not if we only update stats.
10244          */
10245         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10246                 nohz.next_balance = jiffies+1;
10247
10248         ilb_cpu = find_new_ilb();
10249
10250         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
10251                 return;
10252
10253         /*
10254          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
10255          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
10256          */
10257         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
10258         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
10259                 return;
10260
10261         /*
10262          * This way we generate an IPI on the target CPU which
10263          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
10264          * will be run before returning from the IPI.
10265          */
10266         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
10267 }
10268
10269 /*
10270  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
10271  * of idle CPUs in the system.
10272  */
10273 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
10274 {
10275         unsigned long now = jiffies;
10276         struct sched_domain_shared *sds;
10277         struct sched_domain *sd;
10278         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
10279         unsigned int flags = 0;
10280
10281         if (unlikely(rq->idle_balance))
10282                 return;
10283
10284         /*
10285          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
10286          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
10287          */
10288         nohz_balance_exit_idle(rq);
10289
10290         /*
10291          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
10292          * balancing.
10293          */
10294         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
10295                 return;
10296
10297         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
10298             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10299                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
10300
10301         if (time_before(now, nohz.next_balance))
10302                 goto out;
10303
10304         if (rq->nr_running >= 2) {
10305                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10306                 goto out;
10307         }
10308
10309         rcu_read_lock();
10310
10311         sd = rcu_dereference(rq->sd);
10312         if (sd) {
10313                 /*
10314                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
10315                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
10316                  * on.
10317                  */
10318                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
10319                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10320                         goto unlock;
10321                 }
10322         }
10323
10324         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
10325         if (sd) {
10326                 /*
10327                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
10328                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
10329                  * around.
10330                  */
10331                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
10332                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
10333                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10334                                 goto unlock;
10335                         }
10336                 }
10337         }
10338
10339         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
10340         if (sd) {
10341                 /*
10342                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
10343                  * to run the misfit task on.
10344                  */
10345                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
10346                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10347                         goto unlock;
10348                 }
10349
10350                 /*
10351                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
10352                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
10353                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
10354                  *
10355                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
10356                  */
10357                 goto unlock;
10358         }
10359
10360         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
10361         if (sds) {
10362                 /*
10363                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
10364                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
10365                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
10366                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
10367                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
10368                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
10369                  * like this LLC domain has tasks we could move.
10370                  */
10371                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
10372                 if (nr_busy > 1) {
10373                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10374                         goto unlock;
10375                 }
10376         }
10377 unlock:
10378         rcu_read_unlock();
10379 out:
10380         if (flags)
10381                 kick_ilb(flags);
10382 }
10383
10384 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
10385 {
10386         struct sched_domain *sd;
10387
10388         rcu_read_lock();
10389         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10390
10391         if (!sd || !sd->nohz_idle)
10392                 goto unlock;
10393         sd->nohz_idle = 0;
10394
10395         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10396 unlock:
10397         rcu_read_unlock();
10398 }
10399
10400 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
10401 {
10402         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
10403
10404         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
10405                 return;
10406
10407         rq->nohz_tick_stopped = 0;
10408         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10409         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
10410
10411         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
10412 }
10413
10414 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
10415 {
10416         struct sched_domain *sd;
10417
10418         rcu_read_lock();
10419         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10420
10421         if (!sd || sd->nohz_idle)
10422                 goto unlock;
10423         sd->nohz_idle = 1;
10424
10425         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10426 unlock:
10427         rcu_read_unlock();
10428 }
10429
10430 /*
10431  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
10432  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
10433  */
10434 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
10435 {
10436         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10437
10438         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
10439
10440         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
10441         if (!cpu_active(cpu))
10442                 return;
10443
10444         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
10445         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
10446                 return;
10447
10448         /*
10449          * Can be set safely without rq->lock held
10450          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
10451          * rq->lock is held during the check and the clear
10452          */
10453         rq->has_blocked_load = 1;
10454
10455         /*
10456          * The tick is still stopped but load could have been added in the
10457          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
10458          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
10459          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
10460          */
10461         if (rq->nohz_tick_stopped)
10462                 goto out;
10463
10464         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
10465         if (on_null_domain(rq))
10466                 return;
10467
10468         rq->nohz_tick_stopped = 1;
10469
10470         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10471         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
10472
10473         /*
10474          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
10475          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
10476          * store.
10477          */
10478         smp_mb__after_atomic();
10479
10480         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
10481
10482 out:
10483         /*
10484          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
10485          * enable the periodic update of the load of idle cpus
10486          */
10487         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10488 }
10489
10490 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq)
10491 {
10492         unsigned int cpu = rq->cpu;
10493
10494         if (!rq->has_blocked_load)
10495                 return false;
10496
10497         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
10498                 return false;
10499
10500         if (!time_after(jiffies, READ_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick)))
10501                 return true;
10502
10503         update_blocked_averages(cpu);
10504
10505         return rq->has_blocked_load;
10506 }
10507
10508 /*
10509  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
10510  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
10511  * tasks movement depending of flags.
10512  */
10513 static void _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
10514                                enum cpu_idle_type idle)
10515 {
10516         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10517         unsigned long now = jiffies;
10518         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
10519         bool has_blocked_load = false;
10520         int update_next_balance = 0;
10521         int this_cpu = this_rq->cpu;
10522         int balance_cpu;
10523         struct rq *rq;
10524
10525         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
10526
10527         /*
10528          * We assume there will be no idle load after this update and clear
10529          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
10530          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
10531          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
10532          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
10533          * check the load of an idle cpu.
10534          */
10535         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
10536
10537         /*
10538          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
10539          * store from nohz_balance_enter_idle().
10540          */
10541         smp_mb();
10542
10543         /*
10544          * Start with the next CPU after this_cpu so we will end with this_cpu and let a
10545          * chance for other idle cpu to pull load.
10546          */
10547         for_each_cpu_wrap(balance_cpu,  nohz.idle_cpus_mask, this_cpu+1) {
10548                 if (!idle_cpu(balance_cpu))
10549                         continue;
10550
10551                 /*
10552                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
10553                  * work being done for other CPUs. Next load
10554                  * balancing owner will pick it up.
10555                  */
10556                 if (need_resched()) {
10557                         has_blocked_load = true;
10558                         goto abort;
10559                 }
10560
10561                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
10562
10563                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq);
10564
10565                 /*
10566                  * If time for next balance is due,
10567                  * do the balance.
10568                  */
10569                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
10570                         struct rq_flags rf;
10571
10572                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10573                         update_rq_clock(rq);
10574                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10575
10576                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10577                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
10578                 }
10579
10580                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
10581                         next_balance = rq->next_balance;
10582                         update_next_balance = 1;
10583                 }
10584         }
10585
10586         /*
10587          * next_balance will be updated only when there is a need.
10588          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
10589          * updated.
10590          */
10591         if (likely(update_next_balance))
10592                 nohz.next_balance = next_balance;
10593
10594         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
10595                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
10596
10597 abort:
10598         /* There is still blocked load, enable periodic update */
10599         if (has_blocked_load)
10600                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10601 }
10602
10603 /*
10604  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
10605  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
10606  */
10607 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10608 {
10609         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
10610
10611         if (!flags)
10612                 return false;
10613
10614         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
10615
10616         if (idle != CPU_IDLE)
10617                 return false;
10618
10619         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
10620
10621         return true;
10622 }
10623
10624 /*
10625  * Check if we need to run the ILB for updating blocked load before entering
10626  * idle state.
10627  */
10628 void nohz_run_idle_balance(int cpu)
10629 {
10630         unsigned int flags;
10631
10632         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(cpu));
10633
10634         /*
10635          * Update the blocked load only if no SCHED_SOFTIRQ is about to happen
10636          * (ie NOHZ_STATS_KICK set) and will do the same.
10637          */
10638         if ((flags == NOHZ_NEWILB_KICK) && !need_resched())
10639                 _nohz_idle_balance(cpu_rq(cpu), NOHZ_STATS_KICK, CPU_IDLE);
10640 }
10641
10642 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
10643 {
10644         int this_cpu = this_rq->cpu;
10645
10646         /*
10647          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
10648          * housekeeping
10649          */
10650         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
10651                 return;
10652
10653         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
10654         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
10655                 return;
10656
10657         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
10658         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
10659             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10660                 return;
10661
10662         /*
10663          * Set the need to trigger ILB in order to update blocked load
10664          * before entering idle state.
10665          */
10666         atomic_or(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(this_cpu));
10667 }
10668
10669 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10670 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
10671
10672 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10673 {
10674         return false;
10675 }
10676
10677 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
10678 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10679
10680 /*
10681  * newidle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
10682  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
10683  *
10684  * Returns:
10685  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
10686  *     0 - failed, no new tasks
10687  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
10688  */
10689 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
10690 {
10691         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
10692         int this_cpu = this_rq->cpu;
10693         struct sched_domain *sd;
10694         int pulled_task = 0;
10695         u64 curr_cost = 0;
10696
10697         update_misfit_status(NULL, this_rq);
10698
10699         /*
10700          * There is a task waiting to run. No need to search for one.
10701          * Return 0; the task will be enqueued when switching to idle.
10702          */
10703         if (this_rq->ttwu_pending)
10704                 return 0;
10705
10706         /*
10707          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
10708          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
10709          */
10710         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
10711
10712         /*
10713          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
10714          */
10715         if (!cpu_active(this_cpu))
10716                 return 0;
10717
10718         /*
10719          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
10720          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
10721          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
10722          * re-start the picking loop.
10723          */
10724         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
10725
10726         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
10727             !READ_ONCE(this_rq->rd->overload)) {
10728
10729                 rcu_read_lock();
10730                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
10731                 if (sd)
10732                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10733                 rcu_read_unlock();
10734
10735                 goto out;
10736         }
10737
10738         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
10739
10740         update_blocked_averages(this_cpu);
10741         rcu_read_lock();
10742         for_each_domain(this_cpu, sd) {
10743                 int continue_balancing = 1;
10744                 u64 t0, domain_cost;
10745
10746                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
10747                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10748                         break;
10749                 }
10750
10751                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
10752                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
10753
10754                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
10755                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
10756                                                    &continue_balancing);
10757
10758                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
10759                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
10760                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
10761
10762                         curr_cost += domain_cost;
10763                 }
10764
10765                 update_next_balance(sd, &next_balance);
10766
10767                 /*
10768                  * Stop searching for tasks to pull if there are
10769                  * now runnable tasks on this rq.
10770                  */
10771                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0 ||
10772                     this_rq->ttwu_pending)
10773                         break;
10774         }
10775         rcu_read_unlock();
10776
10777         raw_spin_rq_lock(this_rq);
10778
10779         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
10780                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
10781
10782         /*
10783          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
10784          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
10785          * pretend we pulled a task.
10786          */
10787         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
10788                 pulled_task = 1;
10789
10790         /* Is there a task of a high priority class? */
10791         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
10792                 pulled_task = -1;
10793
10794 out:
10795         /* Move the next balance forward */
10796         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
10797                 this_rq->next_balance = next_balance;
10798
10799         if (pulled_task)
10800                 this_rq->idle_stamp = 0;
10801         else
10802                 nohz_newidle_balance(this_rq);
10803
10804         rq_repin_lock(this_rq, rf);
10805
10806         return pulled_task;
10807 }
10808
10809 /*
10810  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
10811  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
10812  */
10813 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
10814 {
10815         struct rq *this_rq = this_rq();
10816         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
10817                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10818
10819         /*
10820          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
10821          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
10822          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
10823          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
10824          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
10825          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
10826          */
10827         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
10828                 return;
10829
10830         /* normal load balance */
10831         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
10832         rebalance_domains(this_rq, idle);
10833 }
10834
10835 /*
10836  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
10837  */
10838 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
10839 {
10840         /*
10841          * Don't need to rebalance while attached to NULL domain or
10842          * runqueue CPU is not active
10843          */
10844         if (unlikely(on_null_domain(rq) || !cpu_active(cpu_of(rq))))
10845                 return;
10846
10847         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
10848                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
10849
10850         nohz_balancer_kick(rq);
10851 }
10852
10853 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
10854 {
10855         update_sysctl();
10856
10857         update_runtime_enabled(rq);
10858 }
10859
10860 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
10861 {
10862         update_sysctl();
10863
10864         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
10865         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
10866 }
10867
10868 #endif /* CONFIG_SMP */
10869
10870 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
10871 static inline bool
10872 __entity_slice_used(struct sched_entity *se, int min_nr_tasks)
10873 {
10874         u64 slice = sched_slice(cfs_rq_of(se), se);
10875         u64 rtime = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
10876
10877         return (rtime * min_nr_tasks > slice);
10878 }
10879
10880 #define MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE   2
10881 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
10882 {
10883         if (!sched_core_enabled(rq))
10884                 return;
10885
10886         /*
10887          * If runqueue has only one task which used up its slice and
10888          * if the sibling is forced idle, then trigger schedule to
10889          * give forced idle task a chance.
10890          *
10891          * sched_slice() considers only this active rq and it gets the
10892          * whole slice. But during force idle, we have siblings acting
10893          * like a single runqueue and hence we need to consider runnable
10894          * tasks on this CPU and the forced idle CPU. Ideally, we should
10895          * go through the forced idle rq, but that would be a perf hit.
10896          * We can assume that the forced idle CPU has at least
10897          * MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE - 1 tasks and use that to check
10898          * if we need to give up the CPU.
10899          */
10900         if (rq->core->core_forceidle && rq->cfs.nr_running == 1 &&
10901             __entity_slice_used(&curr->se, MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE))
10902                 resched_curr(rq);
10903 }
10904
10905 /*
10906  * se_fi_update - Update the cfs_rq->min_vruntime_fi in a CFS hierarchy if needed.
10907  */
10908 static void se_fi_update(struct sched_entity *se, unsigned int fi_seq, bool forceidle)
10909 {
10910         for_each_sched_entity(se) {
10911                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10912
10913                 if (forceidle) {
10914                         if (cfs_rq->forceidle_seq == fi_seq)
10915                                 break;
10916                         cfs_rq->forceidle_seq = fi_seq;
10917                 }
10918
10919                 cfs_rq->min_vruntime_fi = cfs_rq->min_vruntime;
10920         }
10921 }
10922
10923 void task_vruntime_update(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool in_fi)
10924 {
10925         struct sched_entity *se = &p->se;
10926
10927         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
10928                 return;
10929
10930         se_fi_update(se, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
10931 }
10932
10933 bool cfs_prio_less(struct task_struct *a, struct task_struct *b, bool in_fi)
10934 {
10935         struct rq *rq = task_rq(a);
10936         struct sched_entity *sea = &a->se;
10937         struct sched_entity *seb = &b->se;
10938         struct cfs_rq *cfs_rqa;
10939         struct cfs_rq *cfs_rqb;
10940         s64 delta;
10941
10942         SCHED_WARN_ON(task_rq(b)->core != rq->core);
10943
10944 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10945         /*
10946          * Find an se in the hierarchy for tasks a and b, such that the se's
10947          * are immediate siblings.
10948          */
10949         while (sea->cfs_rq->tg != seb->cfs_rq->tg) {
10950                 int sea_depth = sea->depth;
10951                 int seb_depth = seb->depth;
10952
10953                 if (sea_depth >= seb_depth)
10954                         sea = parent_entity(sea);
10955                 if (sea_depth <= seb_depth)
10956                         seb = parent_entity(seb);
10957         }
10958
10959         se_fi_update(sea, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
10960         se_fi_update(seb, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
10961
10962         cfs_rqa = sea->cfs_rq;
10963         cfs_rqb = seb->cfs_rq;
10964 #else
10965         cfs_rqa = &task_rq(a)->cfs;
10966         cfs_rqb = &task_rq(b)->cfs;
10967 #endif
10968
10969         /*
10970          * Find delta after normalizing se's vruntime with its cfs_rq's
10971          * min_vruntime_fi, which would have been updated in prior calls
10972          * to se_fi_update().
10973          */
10974         delta = (s64)(sea->vruntime - seb->vruntime) +
10975                 (s64)(cfs_rqb->min_vruntime_fi - cfs_rqa->min_vruntime_fi);
10976
10977         return delta > 0;
10978 }
10979 #else
10980 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr) {}
10981 #endif
10982
10983 /*
10984  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
10985  *
10986  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
10987  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
10988  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
10989  * parameters.
10990  */
10991 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
10992 {
10993         struct cfs_rq *cfs_rq;
10994         struct sched_entity *se = &curr->se;
10995
10996         for_each_sched_entity(se) {
10997                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10998                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
10999         }
11000
11001         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
11002                 task_tick_numa(rq, curr);
11003
11004         update_misfit_status(curr, rq);
11005         update_overutilized_status(task_rq(curr));
11006
11007         task_tick_core(rq, curr);
11008 }
11009
11010 /*
11011  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
11012  *  - child not yet on the tasklist
11013  *  - preemption disabled
11014  */
11015 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
11016 {
11017         struct cfs_rq *cfs_rq;
11018         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
11019         struct rq *rq = this_rq();
11020         struct rq_flags rf;
11021
11022         rq_lock(rq, &rf);
11023         update_rq_clock(rq);
11024
11025         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
11026         curr = cfs_rq->curr;
11027         if (curr) {
11028                 update_curr(cfs_rq);
11029                 se->vruntime = curr->vruntime;
11030         }
11031         place_entity(cfs_rq, se, 1);
11032
11033         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
11034                 /*
11035                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
11036                  * 'current' within the tree based on its new key value.
11037                  */
11038                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
11039                 resched_curr(rq);
11040         }
11041
11042         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11043         rq_unlock(rq, &rf);
11044 }
11045
11046 /*
11047  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
11048  * the current task.
11049  */
11050 static void
11051 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
11052 {
11053         if (!task_on_rq_queued(p))
11054                 return;
11055
11056         if (rq->cfs.nr_running == 1)
11057                 return;
11058
11059         /*
11060          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
11061          * our priority decreased, or if we are not currently running on
11062          * this runqueue and our priority is higher than the current's
11063          */
11064         if (task_current(rq, p)) {
11065                 if (p->prio > oldprio)
11066                         resched_curr(rq);
11067         } else
11068                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
11069 }
11070
11071 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
11072 {
11073         struct sched_entity *se = &p->se;
11074
11075         /*
11076          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
11077          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
11078          * vruntime.
11079          */
11080         if (p->on_rq)
11081                 return true;
11082
11083         /*
11084          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
11085          * But there are some cases where it has already been normalized:
11086          *
11087          * - A forked child which is waiting for being woken up by
11088          *   wake_up_new_task().
11089          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
11090          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
11091          */
11092         if (!se->sum_exec_runtime ||
11093             (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
11094                 return true;
11095
11096         return false;
11097 }
11098
11099 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11100 /*
11101  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
11102  * visible to the root
11103  */
11104 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11105 {
11106         struct cfs_rq *cfs_rq;
11107
11108         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se));
11109
11110         /* Start to propagate at parent */
11111         se = se->parent;
11112
11113         for_each_sched_entity(se) {
11114                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11115
11116                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq)){
11117                         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
11118                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
11119                         continue;
11120                 }
11121
11122                 if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
11123                         break;
11124         }
11125 }
11126 #else
11127 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
11128 #endif
11129
11130 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11131 {
11132         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11133
11134         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
11135         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
11136         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11137         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11138         propagate_entity_cfs_rq(se);
11139 }
11140
11141 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11142 {
11143         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11144
11145 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11146         /*
11147          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
11148          * class maintain depth value), reset depth properly.
11149          */
11150         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
11151 #endif
11152
11153         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
11154         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
11155         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11156         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11157         propagate_entity_cfs_rq(se);
11158 }
11159
11160 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11161 {
11162         struct sched_entity *se = &p->se;
11163         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11164
11165         if (!vruntime_normalized(p)) {
11166                 /*
11167                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
11168                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
11169                  */
11170                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
11171                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11172         }
11173
11174         detach_entity_cfs_rq(se);
11175 }
11176
11177 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11178 {
11179         struct sched_entity *se = &p->se;
11180         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11181
11182         attach_entity_cfs_rq(se);
11183
11184         if (!vruntime_normalized(p))
11185                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
11186 }
11187
11188 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11189 {
11190         detach_task_cfs_rq(p);
11191 }
11192
11193 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11194 {
11195         attach_task_cfs_rq(p);
11196
11197         if (task_on_rq_queued(p)) {
11198                 /*
11199                  * We were most likely switched from sched_rt, so
11200                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
11201                  * if we can still preempt the current task.
11202                  */
11203                 if (task_current(rq, p))
11204                         resched_curr(rq);
11205                 else
11206                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
11207         }
11208 }
11209
11210 /* Account for a task changing its policy or group.
11211  *
11212  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
11213  * migrates between groups/classes.
11214  */
11215 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
11216 {
11217         struct sched_entity *se = &p->se;
11218
11219 #ifdef CONFIG_SMP
11220         if (task_on_rq_queued(p)) {
11221                 /*
11222                  * Move the next running task to the front of the list, so our
11223                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
11224                  */
11225                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
11226         }
11227 #endif
11228
11229         for_each_sched_entity(se) {
11230                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11231
11232                 set_next_entity(cfs_rq, se);
11233                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
11234                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
11235         }
11236 }
11237
11238 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
11239 {
11240         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
11241         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
11242 #ifndef CONFIG_64BIT
11243         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
11244 #endif
11245 #ifdef CONFIG_SMP
11246         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
11247 #endif
11248 }
11249
11250 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11251 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
11252 {
11253         struct sched_entity *se = &p->se;
11254
11255         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11256         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
11257 }
11258
11259 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
11260 {
11261         detach_task_cfs_rq(p);
11262         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11263
11264 #ifdef CONFIG_SMP
11265         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
11266         p->se.avg.last_update_time = 0;
11267 #endif
11268         attach_task_cfs_rq(p);
11269 }
11270
11271 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
11272 {
11273         switch (type) {
11274         case TASK_SET_GROUP:
11275                 task_set_group_fair(p);
11276                 break;
11277
11278         case TASK_MOVE_GROUP:
11279                 task_move_group_fair(p);
11280                 break;
11281         }
11282 }
11283
11284 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11285 {
11286         int i;
11287
11288         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11289
11290         for_each_possible_cpu(i) {
11291                 if (tg->cfs_rq)
11292                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
11293                 if (tg->se)
11294                         kfree(tg->se[i]);
11295         }
11296
11297         kfree(tg->cfs_rq);
11298         kfree(tg->se);
11299 }
11300
11301 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11302 {
11303         struct sched_entity *se;
11304         struct cfs_rq *cfs_rq;
11305         int i;
11306
11307         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
11308         if (!tg->cfs_rq)
11309                 goto err;
11310         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
11311         if (!tg->se)
11312                 goto err;
11313
11314         tg->shares = NICE_0_LOAD;
11315
11316         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11317
11318         for_each_possible_cpu(i) {
11319                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
11320                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11321                 if (!cfs_rq)
11322                         goto err;
11323
11324                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
11325                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11326                 if (!se)
11327                         goto err_free_rq;
11328
11329                 init_cfs_rq(cfs_rq);
11330                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
11331                 init_entity_runnable_average(se);
11332         }
11333
11334         return 1;
11335
11336 err_free_rq:
11337         kfree(cfs_rq);
11338 err:
11339         return 0;
11340 }
11341
11342 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11343 {
11344         struct sched_entity *se;
11345         struct rq_flags rf;
11346         struct rq *rq;
11347         int i;
11348
11349         for_each_possible_cpu(i) {
11350                 rq = cpu_rq(i);
11351                 se = tg->se[i];
11352                 rq_lock_irq(rq, &rf);
11353                 update_rq_clock(rq);
11354                 attach_entity_cfs_rq(se);
11355                 sync_throttle(tg, i);
11356                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
11357         }
11358 }
11359
11360 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11361 {
11362         unsigned long flags;
11363         struct rq *rq;
11364         int cpu;
11365
11366         for_each_possible_cpu(cpu) {
11367                 if (tg->se[cpu])
11368                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
11369
11370                 /*
11371                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
11372                  * check on_list without danger of it being re-added.
11373                  */
11374                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
11375                         continue;
11376
11377                 rq = cpu_rq(cpu);
11378
11379                 raw_spin_rq_lock_irqsave(rq, flags);
11380                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
11381                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(rq, flags);
11382         }
11383 }
11384
11385 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
11386                         struct sched_entity *se, int cpu,
11387                         struct sched_entity *parent)
11388 {
11389         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11390
11391         cfs_rq->tg = tg;
11392         cfs_rq->rq = rq;
11393         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
11394
11395         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
11396         tg->se[cpu] = se;
11397
11398         /* se could be NULL for root_task_group */
11399         if (!se)
11400                 return;
11401
11402         if (!parent) {
11403                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
11404                 se->depth = 0;
11405         } else {
11406                 se->cfs_rq = parent->my_q;
11407                 se->depth = parent->depth + 1;
11408         }
11409
11410         se->my_q = cfs_rq;
11411         /* guarantee group entities always have weight */
11412         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
11413         se->parent = parent;
11414 }
11415
11416 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
11417
11418 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11419 {
11420         int i;
11421
11422         /*
11423          * We can't change the weight of the root cgroup.
11424          */
11425         if (!tg->se[0])
11426                 return -EINVAL;
11427
11428         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
11429
11430         mutex_lock(&shares_mutex);
11431         if (tg->shares == shares)
11432                 goto done;
11433
11434         tg->shares = shares;
11435         for_each_possible_cpu(i) {
11436                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11437                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11438                 struct rq_flags rf;
11439
11440                 /* Propagate contribution to hierarchy */
11441                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11442                 update_rq_clock(rq);
11443                 for_each_sched_entity(se) {
11444                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
11445                         update_cfs_group(se);
11446                 }
11447                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11448         }
11449
11450 done:
11451         mutex_unlock(&shares_mutex);
11452         return 0;
11453 }
11454 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11455
11456 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11457
11458 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11459 {
11460         return 1;
11461 }
11462
11463 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11464
11465 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11466
11467 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11468
11469
11470 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
11471 {
11472         struct sched_entity *se = &task->se;
11473         unsigned int rr_interval = 0;
11474
11475         /*
11476          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
11477          * idle runqueue:
11478          */
11479         if (rq->cfs.load.weight)
11480                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
11481
11482         return rr_interval;
11483 }
11484
11485 /*
11486  * All the scheduling class methods:
11487  */
11488 DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
11489
11490         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
11491         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
11492         .yield_task             = yield_task_fair,
11493         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
11494
11495         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
11496
11497         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
11498         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
11499         .set_next_task          = set_next_task_fair,
11500
11501 #ifdef CONFIG_SMP
11502         .balance                = balance_fair,
11503         .pick_task              = pick_task_fair,
11504         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
11505         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
11506
11507         .rq_online              = rq_online_fair,
11508         .rq_offline             = rq_offline_fair,
11509
11510         .task_dead              = task_dead_fair,
11511         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
11512 #endif
11513
11514         .task_tick              = task_tick_fair,
11515         .task_fork              = task_fork_fair,
11516
11517         .prio_changed           = prio_changed_fair,
11518         .switched_from          = switched_from_fair,
11519         .switched_to            = switched_to_fair,
11520
11521         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
11522
11523         .update_curr            = update_curr_fair,
11524
11525 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11526         .task_change_group      = task_change_group_fair,
11527 #endif
11528
11529 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
11530         .uclamp_enabled         = 1,
11531 #endif
11532 };
11533
11534 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
11535 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
11536 {
11537         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
11538
11539         rcu_read_lock();
11540         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
11541                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
11542         rcu_read_unlock();
11543 }
11544
11545 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
11546 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
11547 {
11548         int node;
11549         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
11550         struct numa_group *ng;
11551
11552         rcu_read_lock();
11553         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
11554         for_each_online_node(node) {
11555                 if (p->numa_faults) {
11556                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
11557                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11558                 }
11559                 if (ng) {
11560                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
11561                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11562                 }
11563                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
11564         }
11565         rcu_read_unlock();
11566 }
11567 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
11568 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
11569
11570 __init void init_sched_fair_class(void)
11571 {
11572 #ifdef CONFIG_SMP
11573         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
11574
11575 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
11576         nohz.next_balance = jiffies;
11577         nohz.next_blocked = jiffies;
11578         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
11579 #endif
11580 #endif /* SMP */
11581
11582 }
11583
11584 /*
11585  * Helper functions to facilitate extracting info from tracepoints.
11586  */
11587
11588 const struct sched_avg *sched_trace_cfs_rq_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
11589 {
11590 #ifdef CONFIG_SMP
11591         return cfs_rq ? &cfs_rq->avg : NULL;
11592 #else
11593         return NULL;
11594 #endif
11595 }
11596 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_avg);
11597
11598 char *sched_trace_cfs_rq_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *str, int len)
11599 {
11600         if (!cfs_rq) {
11601                 if (str)
11602                         strlcpy(str, "(null)", len);
11603                 else
11604                         return NULL;
11605         }
11606
11607         cfs_rq_tg_path(cfs_rq, str, len);
11608         return str;
11609 }
11610 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_path);
11611
11612 int sched_trace_cfs_rq_cpu(struct cfs_rq *cfs_rq)
11613 {
11614         return cfs_rq ? cpu_of(rq_of(cfs_rq)) : -1;
11615 }
11616 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_cpu);
11617
11618 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_rt(struct rq *rq)
11619 {
11620 #ifdef CONFIG_SMP
11621         return rq ? &rq->avg_rt : NULL;
11622 #else
11623         return NULL;
11624 #endif
11625 }
11626 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_rt);
11627
11628 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_dl(struct rq *rq)
11629 {
11630 #ifdef CONFIG_SMP
11631         return rq ? &rq->avg_dl : NULL;
11632 #else
11633         return NULL;
11634 #endif
11635 }
11636 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_dl);
11637
11638 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_irq(struct rq *rq)
11639 {
11640 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ)
11641         return rq ? &rq->avg_irq : NULL;
11642 #else
11643         return NULL;
11644 #endif
11645 }
11646 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_irq);
11647
11648 int sched_trace_rq_cpu(struct rq *rq)
11649 {
11650         return rq ? cpu_of(rq) : -1;
11651 }
11652 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu);
11653
11654 int sched_trace_rq_cpu_capacity(struct rq *rq)
11655 {
11656         return rq ?
11657 #ifdef CONFIG_SMP
11658                 rq->cpu_capacity
11659 #else
11660                 SCHED_CAPACITY_SCALE
11661 #endif
11662                 : -1;
11663 }
11664 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu_capacity);
11665
11666 const struct cpumask *sched_trace_rd_span(struct root_domain *rd)
11667 {
11668 #ifdef CONFIG_SMP
11669         return rd ? rd->span : NULL;
11670 #else
11671         return NULL;
11672 #endif
11673 }
11674 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rd_span);
11675
11676 int sched_trace_rq_nr_running(struct rq *rq)
11677 {
11678         return rq ? rq->nr_running : -1;
11679 }
11680 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_nr_running);