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