Merge tag 'tag-chrome-platform-fixes-for-v5.7-rc2' of git://git.kernel.org/pub/scm...
[linux-block.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 #include <trace/events/sched.h>
26
27 /*
28  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
29  *
30  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
31  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
32  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
33  * based scheduling concepts.
34  *
35  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
36  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
37  *
38  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
39  */
40 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
41 static unsigned int normalized_sysctl_sched_latency     = 6000000ULL;
42
43 /*
44  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
45  *
46  * Options are:
47  *
48  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
49  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
50  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
51  *
52  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
53  */
54 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
55
56 /*
57  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
58  *
59  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
60  */
61 unsigned int sysctl_sched_min_granularity                       = 750000ULL;
62 static unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity     = 750000ULL;
63
64 /*
65  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
66  */
67 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
68
69 /*
70  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
71  * parent will (try to) run first.
72  */
73 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
74
75 /*
76  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
77  *
78  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
79  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
80  * have immediate wakeup/sleep latencies.
81  *
82  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
83  */
84 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity                    = 1000000UL;
85 static unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity  = 1000000UL;
86
87 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
88
89 int sched_thermal_decay_shift;
90 static int __init setup_sched_thermal_decay_shift(char *str)
91 {
92         int _shift = 0;
93
94         if (kstrtoint(str, 0, &_shift))
95                 pr_warn("Unable to set scheduler thermal pressure decay shift parameter\n");
96
97         sched_thermal_decay_shift = clamp(_shift, 0, 10);
98         return 1;
99 }
100 __setup("sched_thermal_decay_shift=", setup_sched_thermal_decay_shift);
101
102 #ifdef CONFIG_SMP
103 /*
104  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
105  */
106 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
107 {
108         return -cpu;
109 }
110
111 /*
112  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity.
113  *
114  * (default: ~20%)
115  */
116 #define fits_capacity(cap, max) ((cap) * 1280 < (max) * 1024)
117
118 #endif
119
120 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
121 /*
122  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
123  * each time a cfs_rq requests quota.
124  *
125  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
126  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
127  * we will always only issue the remaining available time.
128  *
129  * (default: 5 msec, units: microseconds)
130  */
131 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
132 #endif
133
134 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
135 {
136         lw->weight += inc;
137         lw->inv_weight = 0;
138 }
139
140 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
141 {
142         lw->weight -= dec;
143         lw->inv_weight = 0;
144 }
145
146 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
147 {
148         lw->weight = w;
149         lw->inv_weight = 0;
150 }
151
152 /*
153  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
154  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
155  * to users decreases. But the relationship is not linear,
156  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
157  * number of CPUs.
158  *
159  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
160  */
161 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
162 {
163         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
164         unsigned int factor;
165
166         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
167         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
168                 factor = 1;
169                 break;
170         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
171                 factor = cpus;
172                 break;
173         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
174         default:
175                 factor = 1 + ilog2(cpus);
176                 break;
177         }
178
179         return factor;
180 }
181
182 static void update_sysctl(void)
183 {
184         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
185
186 #define SET_SYSCTL(name) \
187         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
188         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
189         SET_SYSCTL(sched_latency);
190         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
191 #undef SET_SYSCTL
192 }
193
194 void sched_init_granularity(void)
195 {
196         update_sysctl();
197 }
198
199 #define WMULT_CONST     (~0U)
200 #define WMULT_SHIFT     32
201
202 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
203 {
204         unsigned long w;
205
206         if (likely(lw->inv_weight))
207                 return;
208
209         w = scale_load_down(lw->weight);
210
211         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
212                 lw->inv_weight = 1;
213         else if (unlikely(!w))
214                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
215         else
216                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
217 }
218
219 /*
220  * delta_exec * weight / lw.weight
221  *   OR
222  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
223  *
224  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
225  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
226  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
227  *
228  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
229  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
230  */
231 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
232 {
233         u64 fact = scale_load_down(weight);
234         int shift = WMULT_SHIFT;
235
236         __update_inv_weight(lw);
237
238         if (unlikely(fact >> 32)) {
239                 while (fact >> 32) {
240                         fact >>= 1;
241                         shift--;
242                 }
243         }
244
245         fact = mul_u32_u32(fact, lw->inv_weight);
246
247         while (fact >> 32) {
248                 fact >>= 1;
249                 shift--;
250         }
251
252         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
253 }
254
255
256 const struct sched_class fair_sched_class;
257
258 /**************************************************************
259  * CFS operations on generic schedulable entities:
260  */
261
262 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
263 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
264 {
265         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
266         return container_of(se, struct task_struct, se);
267 }
268
269 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
270 #define for_each_sched_entity(se) \
271                 for (; se; se = se->parent)
272
273 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
274 {
275         return p->se.cfs_rq;
276 }
277
278 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
279 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
280 {
281         return se->cfs_rq;
282 }
283
284 /* runqueue "owned" by this group */
285 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
286 {
287         return grp->my_q;
288 }
289
290 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
291 {
292         if (!path)
293                 return;
294
295         if (cfs_rq && task_group_is_autogroup(cfs_rq->tg))
296                 autogroup_path(cfs_rq->tg, path, len);
297         else if (cfs_rq && cfs_rq->tg->css.cgroup)
298                 cgroup_path(cfs_rq->tg->css.cgroup, path, len);
299         else
300                 strlcpy(path, "(null)", len);
301 }
302
303 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
304 {
305         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
306         int cpu = cpu_of(rq);
307
308         if (cfs_rq->on_list)
309                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
310
311         cfs_rq->on_list = 1;
312
313         /*
314          * Ensure we either appear before our parent (if already
315          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
316          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
317          * reduces this to two cases and a special case for the root
318          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
319          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
320          * to a tree or when we reach the top of the tree
321          */
322         if (cfs_rq->tg->parent &&
323             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
324                 /*
325                  * If parent is already on the list, we add the child
326                  * just before. Thanks to circular linked property of
327                  * the list, this means to put the child at the tail
328                  * of the list that starts by parent.
329                  */
330                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
331                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
332                 /*
333                  * The branch is now connected to its tree so we can
334                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
335                  * list.
336                  */
337                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
338                 return true;
339         }
340
341         if (!cfs_rq->tg->parent) {
342                 /*
343                  * cfs rq without parent should be put
344                  * at the tail of the list.
345                  */
346                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
347                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
348                 /*
349                  * We have reach the top of a tree so we can reset
350                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
351                  */
352                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
353                 return true;
354         }
355
356         /*
357          * The parent has not already been added so we want to
358          * make sure that it will be put after us.
359          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
360          * where we will add parent.
361          */
362         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
363         /*
364          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
365          * of the branch
366          */
367         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
368         return false;
369 }
370
371 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
372 {
373         if (cfs_rq->on_list) {
374                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
375
376                 /*
377                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
378                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
379                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
380                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
381                  * at the end of the enqueue.
382                  */
383                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
384                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
385
386                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
387                 cfs_rq->on_list = 0;
388         }
389 }
390
391 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
392 {
393         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
394 }
395
396 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
397 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
398         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
399                                  leaf_cfs_rq_list)
400
401 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
402 static inline struct cfs_rq *
403 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
404 {
405         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
406                 return se->cfs_rq;
407
408         return NULL;
409 }
410
411 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
412 {
413         return se->parent;
414 }
415
416 static void
417 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
418 {
419         int se_depth, pse_depth;
420
421         /*
422          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
423          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
424          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
425          * parent.
426          */
427
428         /* First walk up until both entities are at same depth */
429         se_depth = (*se)->depth;
430         pse_depth = (*pse)->depth;
431
432         while (se_depth > pse_depth) {
433                 se_depth--;
434                 *se = parent_entity(*se);
435         }
436
437         while (pse_depth > se_depth) {
438                 pse_depth--;
439                 *pse = parent_entity(*pse);
440         }
441
442         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
443                 *se = parent_entity(*se);
444                 *pse = parent_entity(*pse);
445         }
446 }
447
448 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
449
450 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
451 {
452         return container_of(se, struct task_struct, se);
453 }
454
455 #define for_each_sched_entity(se) \
456                 for (; se; se = NULL)
457
458 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
459 {
460         return &task_rq(p)->cfs;
461 }
462
463 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
464 {
465         struct task_struct *p = task_of(se);
466         struct rq *rq = task_rq(p);
467
468         return &rq->cfs;
469 }
470
471 /* runqueue "owned" by this group */
472 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
473 {
474         return NULL;
475 }
476
477 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
478 {
479         if (path)
480                 strlcpy(path, "(null)", len);
481 }
482
483 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
484 {
485         return true;
486 }
487
488 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
489 {
490 }
491
492 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
493 {
494 }
495
496 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
497                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
498
499 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
500 {
501         return NULL;
502 }
503
504 static inline void
505 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
506 {
507 }
508
509 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
510
511 static __always_inline
512 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
513
514 /**************************************************************
515  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
516  */
517
518 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
519 {
520         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
521         if (delta > 0)
522                 max_vruntime = vruntime;
523
524         return max_vruntime;
525 }
526
527 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
528 {
529         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
530         if (delta < 0)
531                 min_vruntime = vruntime;
532
533         return min_vruntime;
534 }
535
536 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
537                                 struct sched_entity *b)
538 {
539         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
540 }
541
542 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
543 {
544         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
545         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
546
547         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
548
549         if (curr) {
550                 if (curr->on_rq)
551                         vruntime = curr->vruntime;
552                 else
553                         curr = NULL;
554         }
555
556         if (leftmost) { /* non-empty tree */
557                 struct sched_entity *se;
558                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
559
560                 if (!curr)
561                         vruntime = se->vruntime;
562                 else
563                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
564         }
565
566         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
567         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
568 #ifndef CONFIG_64BIT
569         smp_wmb();
570         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
571 #endif
572 }
573
574 /*
575  * Enqueue an entity into the rb-tree:
576  */
577 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
578 {
579         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
580         struct rb_node *parent = NULL;
581         struct sched_entity *entry;
582         bool leftmost = true;
583
584         /*
585          * Find the right place in the rbtree:
586          */
587         while (*link) {
588                 parent = *link;
589                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
590                 /*
591                  * We dont care about collisions. Nodes with
592                  * the same key stay together.
593                  */
594                 if (entity_before(se, entry)) {
595                         link = &parent->rb_left;
596                 } else {
597                         link = &parent->rb_right;
598                         leftmost = false;
599                 }
600         }
601
602         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
603         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
604                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
605 }
606
607 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
608 {
609         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
610 }
611
612 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
613 {
614         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
615
616         if (!left)
617                 return NULL;
618
619         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
620 }
621
622 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
623 {
624         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
625
626         if (!next)
627                 return NULL;
628
629         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
630 }
631
632 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
633 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
634 {
635         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
636
637         if (!last)
638                 return NULL;
639
640         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
641 }
642
643 /**************************************************************
644  * Scheduling class statistics methods:
645  */
646
647 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
648                 void __user *buffer, size_t *lenp,
649                 loff_t *ppos)
650 {
651         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
652         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
653
654         if (ret || !write)
655                 return ret;
656
657         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
658                                         sysctl_sched_min_granularity);
659
660 #define WRT_SYSCTL(name) \
661         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
662         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
663         WRT_SYSCTL(sched_latency);
664         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
665 #undef WRT_SYSCTL
666
667         return 0;
668 }
669 #endif
670
671 /*
672  * delta /= w
673  */
674 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
675 {
676         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
677                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
678
679         return delta;
680 }
681
682 /*
683  * The idea is to set a period in which each task runs once.
684  *
685  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
686  * this period because otherwise the slices get too small.
687  *
688  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
689  */
690 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
691 {
692         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
693                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
694         else
695                 return sysctl_sched_latency;
696 }
697
698 /*
699  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
700  * proportional to the weight.
701  *
702  * s = p*P[w/rw]
703  */
704 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
705 {
706         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
707
708         for_each_sched_entity(se) {
709                 struct load_weight *load;
710                 struct load_weight lw;
711
712                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
713                 load = &cfs_rq->load;
714
715                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
716                         lw = cfs_rq->load;
717
718                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
719                         load = &lw;
720                 }
721                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
722         }
723         return slice;
724 }
725
726 /*
727  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
728  *
729  * vs = s/w
730  */
731 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
732 {
733         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
734 }
735
736 #include "pelt.h"
737 #ifdef CONFIG_SMP
738
739 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
740 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
741 static unsigned long capacity_of(int cpu);
742
743 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
744 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
745 {
746         struct sched_avg *sa = &se->avg;
747
748         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
749
750         /*
751          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
752          * they get a chance to stabilize to their real load level.
753          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
754          * nothing has been attached to the task group yet.
755          */
756         if (entity_is_task(se))
757                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
758
759         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
760 }
761
762 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
763
764 /*
765  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
766  * based on the cfs_rq's current util_avg:
767  *
768  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
769  *
770  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
771  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
772  * as when the series is a harmonic series.
773  *
774  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
775  * only 1/2 of the left utilization budget:
776  *
777  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
778  *
779  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
780  *
781  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
782  * the beginning would be like:
783  *
784  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
785  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
786  *
787  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
788  * if util_avg > util_avg_cap.
789  */
790 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
791 {
792         struct sched_entity *se = &p->se;
793         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
794         struct sched_avg *sa = &se->avg;
795         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
796         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
797
798         if (cap > 0) {
799                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
800                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
801                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
802
803                         if (sa->util_avg > cap)
804                                 sa->util_avg = cap;
805                 } else {
806                         sa->util_avg = cap;
807                 }
808         }
809
810         sa->runnable_avg = cpu_scale;
811
812         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
813                 /*
814                  * For !fair tasks do:
815                  *
816                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
817                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
818                 switched_from_fair(rq, p);
819                  *
820                  * such that the next switched_to_fair() has the
821                  * expected state.
822                  */
823                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
824                 return;
825         }
826
827         attach_entity_cfs_rq(se);
828 }
829
830 #else /* !CONFIG_SMP */
831 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
832 {
833 }
834 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
835 {
836 }
837 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
838 {
839 }
840 #endif /* CONFIG_SMP */
841
842 /*
843  * Update the current task's runtime statistics.
844  */
845 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
846 {
847         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
848         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
849         u64 delta_exec;
850
851         if (unlikely(!curr))
852                 return;
853
854         delta_exec = now - curr->exec_start;
855         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
856                 return;
857
858         curr->exec_start = now;
859
860         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
861                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
862
863         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
864         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
865
866         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
867         update_min_vruntime(cfs_rq);
868
869         if (entity_is_task(curr)) {
870                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
871
872                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
873                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
874                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
875         }
876
877         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
878 }
879
880 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
881 {
882         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
883 }
884
885 static inline void
886 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
887 {
888         u64 wait_start, prev_wait_start;
889
890         if (!schedstat_enabled())
891                 return;
892
893         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
894         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
895
896         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
897             likely(wait_start > prev_wait_start))
898                 wait_start -= prev_wait_start;
899
900         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
901 }
902
903 static inline void
904 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
905 {
906         struct task_struct *p;
907         u64 delta;
908
909         if (!schedstat_enabled())
910                 return;
911
912         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
913
914         if (entity_is_task(se)) {
915                 p = task_of(se);
916                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
917                         /*
918                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
919                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
920                          * prior to migration.
921                          */
922                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
923                         return;
924                 }
925                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
926         }
927
928         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
929                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
930         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
931         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
932         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
933 }
934
935 static inline void
936 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
937 {
938         struct task_struct *tsk = NULL;
939         u64 sleep_start, block_start;
940
941         if (!schedstat_enabled())
942                 return;
943
944         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
945         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
946
947         if (entity_is_task(se))
948                 tsk = task_of(se);
949
950         if (sleep_start) {
951                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
952
953                 if ((s64)delta < 0)
954                         delta = 0;
955
956                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
957                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
958
959                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
960                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
961
962                 if (tsk) {
963                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
964                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
965                 }
966         }
967         if (block_start) {
968                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
969
970                 if ((s64)delta < 0)
971                         delta = 0;
972
973                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
974                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
975
976                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
977                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
978
979                 if (tsk) {
980                         if (tsk->in_iowait) {
981                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
982                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
983                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
984                         }
985
986                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
987
988                         /*
989                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
990                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
991                          * amount of time that the task spent sleeping:
992                          */
993                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
994                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
995                                                 (void *)get_wchan(tsk),
996                                                 delta >> 20);
997                         }
998                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
999                 }
1000         }
1001 }
1002
1003 /*
1004  * Task is being enqueued - update stats:
1005  */
1006 static inline void
1007 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1008 {
1009         if (!schedstat_enabled())
1010                 return;
1011
1012         /*
1013          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1014          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1015          */
1016         if (se != cfs_rq->curr)
1017                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
1018
1019         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1020                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1021 }
1022
1023 static inline void
1024 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1025 {
1026
1027         if (!schedstat_enabled())
1028                 return;
1029
1030         /*
1031          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1032          * waiting task:
1033          */
1034         if (se != cfs_rq->curr)
1035                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1036
1037         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1038                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1039
1040                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1041                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1042                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1043                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1044                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1045                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1046         }
1047 }
1048
1049 /*
1050  * We are picking a new current task - update its stats:
1051  */
1052 static inline void
1053 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1054 {
1055         /*
1056          * We are starting a new run period:
1057          */
1058         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1059 }
1060
1061 /**************************************************
1062  * Scheduling class queueing methods:
1063  */
1064
1065 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1066 /*
1067  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1068  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1069  * numa_balancing_scan_size.
1070  */
1071 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1072 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1073
1074 /* Portion of address space to scan in MB */
1075 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1076
1077 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1078 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1079
1080 struct numa_group {
1081         refcount_t refcount;
1082
1083         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1084         int nr_tasks;
1085         pid_t gid;
1086         int active_nodes;
1087
1088         struct rcu_head rcu;
1089         unsigned long total_faults;
1090         unsigned long max_faults_cpu;
1091         /*
1092          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1093          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1094          * more by CPU use than by memory faults.
1095          */
1096         unsigned long *faults_cpu;
1097         unsigned long faults[0];
1098 };
1099
1100 /*
1101  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1102  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1103  */
1104 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1105 {
1106         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1107                 (lockdep_is_held(&task_rq(p)->lock) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1108 }
1109
1110 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1111 {
1112         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1113 }
1114
1115 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1116 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1117
1118 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1119 {
1120         unsigned long rss = 0;
1121         unsigned long nr_scan_pages;
1122
1123         /*
1124          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1125          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1126          * on resident pages
1127          */
1128         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1129         rss = get_mm_rss(p->mm);
1130         if (!rss)
1131                 rss = nr_scan_pages;
1132
1133         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1134         return rss / nr_scan_pages;
1135 }
1136
1137 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1138 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1139
1140 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1141 {
1142         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1143         unsigned int scan, floor;
1144         unsigned int windows = 1;
1145
1146         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1147                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1148         floor = 1000 / windows;
1149
1150         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1151         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1152 }
1153
1154 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1155 {
1156         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1157         unsigned long period = smin;
1158         struct numa_group *ng;
1159
1160         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1161         rcu_read_lock();
1162         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1163         if (ng) {
1164                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1165                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1166
1167                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1168                 period *= shared + 1;
1169                 period /= private + shared + 1;
1170         }
1171         rcu_read_unlock();
1172
1173         return max(smin, period);
1174 }
1175
1176 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1177 {
1178         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1179         unsigned long smax;
1180         struct numa_group *ng;
1181
1182         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1183         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1184
1185         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1186         ng = deref_curr_numa_group(p);
1187         if (ng) {
1188                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1189                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1190                 unsigned long period = smax;
1191
1192                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1193                 period *= shared + 1;
1194                 period /= private + shared + 1;
1195
1196                 smax = max(smax, period);
1197         }
1198
1199         return max(smin, smax);
1200 }
1201
1202 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1203 {
1204         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1205         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1206 }
1207
1208 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1209 {
1210         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1211         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1212 }
1213
1214 /* Shared or private faults. */
1215 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1216
1217 /* Memory and CPU locality */
1218 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1219
1220 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1221 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1222
1223 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1224 {
1225         struct numa_group *ng;
1226         pid_t gid = 0;
1227
1228         rcu_read_lock();
1229         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1230         if (ng)
1231                 gid = ng->gid;
1232         rcu_read_unlock();
1233
1234         return gid;
1235 }
1236
1237 /*
1238  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1239  * occupy the first half of the array. The second half of the
1240  * array is for current counters, which are averaged into the
1241  * first set by task_numa_placement.
1242  */
1243 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1244 {
1245         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1246 }
1247
1248 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1249 {
1250         if (!p->numa_faults)
1251                 return 0;
1252
1253         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1254                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1255 }
1256
1257 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1258 {
1259         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1260
1261         if (!ng)
1262                 return 0;
1263
1264         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1265                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1266 }
1267
1268 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1269 {
1270         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1271                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1272 }
1273
1274 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1275 {
1276         unsigned long faults = 0;
1277         int node;
1278
1279         for_each_online_node(node) {
1280                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1281         }
1282
1283         return faults;
1284 }
1285
1286 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1287 {
1288         unsigned long faults = 0;
1289         int node;
1290
1291         for_each_online_node(node) {
1292                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1293         }
1294
1295         return faults;
1296 }
1297
1298 /*
1299  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1300  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1301  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1302  */
1303 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1304
1305 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1306 {
1307         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1308 }
1309
1310 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1311 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1312                                         int maxdist, bool task)
1313 {
1314         unsigned long score = 0;
1315         int node;
1316
1317         /*
1318          * All nodes are directly connected, and the same distance
1319          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1320          */
1321         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1322                 return 0;
1323
1324         /*
1325          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1326          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1327          */
1328         for_each_online_node(node) {
1329                 unsigned long faults;
1330                 int dist = node_distance(nid, node);
1331
1332                 /*
1333                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1334                  * for placement; nid was already counted.
1335                  */
1336                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1337                         continue;
1338
1339                 /*
1340                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1341                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1342                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1343                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1344                  * of each group. Skip other nodes.
1345                  */
1346                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1347                                         dist >= maxdist)
1348                         continue;
1349
1350                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1351                 if (task)
1352                         faults = task_faults(p, node);
1353                 else
1354                         faults = group_faults(p, node);
1355
1356                 /*
1357                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1358                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1359                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1360                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1361                  * The further away a node is, the less the faults count.
1362                  * This seems to result in good task placement.
1363                  */
1364                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1365                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1366                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1367                 }
1368
1369                 score += faults;
1370         }
1371
1372         return score;
1373 }
1374
1375 /*
1376  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1377  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1378  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1379  * evenly spread out between numa nodes.
1380  */
1381 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1382                                         int dist)
1383 {
1384         unsigned long faults, total_faults;
1385
1386         if (!p->numa_faults)
1387                 return 0;
1388
1389         total_faults = p->total_numa_faults;
1390
1391         if (!total_faults)
1392                 return 0;
1393
1394         faults = task_faults(p, nid);
1395         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1396
1397         return 1000 * faults / total_faults;
1398 }
1399
1400 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1401                                          int dist)
1402 {
1403         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1404         unsigned long faults, total_faults;
1405
1406         if (!ng)
1407                 return 0;
1408
1409         total_faults = ng->total_faults;
1410
1411         if (!total_faults)
1412                 return 0;
1413
1414         faults = group_faults(p, nid);
1415         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1416
1417         return 1000 * faults / total_faults;
1418 }
1419
1420 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1421                                 int src_nid, int dst_cpu)
1422 {
1423         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1424         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1425         int last_cpupid, this_cpupid;
1426
1427         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1428         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1429
1430         /*
1431          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1432          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1433          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1434          * executed below.
1435          */
1436         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1437             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1438                 return true;
1439
1440         /*
1441          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1442          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1443          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1444          *
1445          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1446          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1447          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1448          *
1449          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1450          * same result twice in a row, given these samples are fully
1451          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1452          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1453          *
1454          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1455          * act on an unlikely task<->page relation.
1456          */
1457         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1458                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1459                 return false;
1460
1461         /* Always allow migrate on private faults */
1462         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1463                 return true;
1464
1465         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1466         if (!ng)
1467                 return true;
1468
1469         /*
1470          * Destination node is much more heavily used than the source
1471          * node? Allow migration.
1472          */
1473         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1474                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1475                 return true;
1476
1477         /*
1478          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1479          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1480          *
1481          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1482          * --------------- * - > ---------------
1483          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1484          */
1485         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1486                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1487 }
1488
1489 /*
1490  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
1491  */
1492 enum numa_type {
1493         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
1494         node_has_spare = 0,
1495         /*
1496          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
1497          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
1498          */
1499         node_fully_busy,
1500         /*
1501          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
1502          * tasks.
1503          */
1504         node_overloaded
1505 };
1506
1507 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1508 struct numa_stats {
1509         unsigned long load;
1510         unsigned long util;
1511         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1512         unsigned long compute_capacity;
1513         unsigned int nr_running;
1514         unsigned int weight;
1515         enum numa_type node_type;
1516         int idle_cpu;
1517 };
1518
1519 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1520 {
1521 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1522         int sibling;
1523
1524         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1525                 if (cpu == sibling)
1526                         continue;
1527
1528                 if (!idle_cpu(cpu))
1529                         return false;
1530         }
1531 #endif
1532
1533         return true;
1534 }
1535
1536 struct task_numa_env {
1537         struct task_struct *p;
1538
1539         int src_cpu, src_nid;
1540         int dst_cpu, dst_nid;
1541
1542         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1543
1544         int imbalance_pct;
1545         int dist;
1546
1547         struct task_struct *best_task;
1548         long best_imp;
1549         int best_cpu;
1550 };
1551
1552 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
1553 static unsigned long cpu_util(int cpu);
1554 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance, int src_nr_running);
1555
1556 static inline enum
1557 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
1558                          struct numa_stats *ns)
1559 {
1560         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
1561             ((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)))
1562                 return node_overloaded;
1563
1564         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
1565             ((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)))
1566                 return node_has_spare;
1567
1568         return node_fully_busy;
1569 }
1570
1571 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1572 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
1573 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def);
1574 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1575 {
1576         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
1577             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu, false))
1578                 return idle_core;
1579
1580         /*
1581          * Prefer cores instead of packing HT siblings
1582          * and triggering future load balancing.
1583          */
1584         if (is_core_idle(cpu))
1585                 idle_core = cpu;
1586
1587         return idle_core;
1588 }
1589 #else
1590 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1591 {
1592         return idle_core;
1593 }
1594 #endif
1595
1596 /*
1597  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
1598  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
1599  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
1600  * common implementation is impractical.
1601  */
1602 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
1603                               struct numa_stats *ns, int nid,
1604                               bool find_idle)
1605 {
1606         int cpu, idle_core = -1;
1607
1608         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1609         ns->idle_cpu = -1;
1610
1611         rcu_read_lock();
1612         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1613                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1614
1615                 ns->load += cpu_load(rq);
1616                 ns->util += cpu_util(cpu);
1617                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
1618                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1619
1620                 if (find_idle && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
1621                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
1622                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1623                                 continue;
1624
1625                         if (ns->idle_cpu == -1)
1626                                 ns->idle_cpu = cpu;
1627
1628                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
1629                 }
1630         }
1631         rcu_read_unlock();
1632
1633         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
1634
1635         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
1636
1637         if (idle_core >= 0)
1638                 ns->idle_cpu = idle_core;
1639 }
1640
1641 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1642                              struct task_struct *p, long imp)
1643 {
1644         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1645
1646         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
1647         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
1648                 int cpu;
1649                 int start = env->dst_cpu;
1650
1651                 /* Find alternative idle CPU. */
1652                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start) {
1653                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
1654                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
1655                                 continue;
1656                         }
1657
1658                         env->dst_cpu = cpu;
1659                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1660                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1661                                 goto assign;
1662                 }
1663
1664                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
1665                 return;
1666         }
1667
1668 assign:
1669         /*
1670          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1671          * found a better CPU to move/swap.
1672          */
1673         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
1674                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1675                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1676         }
1677
1678         if (env->best_task)
1679                 put_task_struct(env->best_task);
1680         if (p)
1681                 get_task_struct(p);
1682
1683         env->best_task = p;
1684         env->best_imp = imp;
1685         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1686 }
1687
1688 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1689                                 struct task_numa_env *env)
1690 {
1691         long imb, old_imb;
1692         long orig_src_load, orig_dst_load;
1693         long src_capacity, dst_capacity;
1694
1695         /*
1696          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1697          *
1698          * src_load        dst_load
1699          * ------------ vs ---------
1700          * src_capacity    dst_capacity
1701          */
1702         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1703         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1704
1705         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1706
1707         orig_src_load = env->src_stats.load;
1708         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1709
1710         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1711
1712         /* Would this change make things worse? */
1713         return (imb > old_imb);
1714 }
1715
1716 /*
1717  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1718  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1719  * Used to deter task migration.
1720  */
1721 #define SMALLIMP        30
1722
1723 /*
1724  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1725  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1726  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1727  * be exchanged with the source task
1728  */
1729 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1730                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1731 {
1732         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
1733         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1734         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
1735         struct task_struct *cur;
1736         long src_load, dst_load;
1737         int dist = env->dist;
1738         long moveimp = imp;
1739         long load;
1740         bool stopsearch = false;
1741
1742         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1743                 return false;
1744
1745         rcu_read_lock();
1746         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
1747         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1748                 cur = NULL;
1749
1750         /*
1751          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1752          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1753          */
1754         if (cur == env->p) {
1755                 stopsearch = true;
1756                 goto unlock;
1757         }
1758
1759         if (!cur) {
1760                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1761                         goto assign;
1762                 else
1763                         goto unlock;
1764         }
1765
1766         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
1767         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
1768                 goto unlock;
1769
1770         /*
1771          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
1772          * node and the best task is.
1773          */
1774         if (env->best_task &&
1775             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1776             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1777                 goto unlock;
1778         }
1779
1780         /*
1781          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1782          * source and destination node. Calculate the total differential for
1783          * the source task and potential destination task. The more negative
1784          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1785          * be incurred if the tasks were swapped.
1786          *
1787          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1788          * in any group then look only at task weights.
1789          */
1790         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
1791         if (cur_ng == p_ng) {
1792                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1793                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1794                 /*
1795                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1796                  * tasks within a group over tiny differences.
1797                  */
1798                 if (cur_ng)
1799                         imp -= imp / 16;
1800         } else {
1801                 /*
1802                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1803                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1804                  */
1805                 if (cur_ng && p_ng)
1806                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1807                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1808                 else
1809                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1810                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1811         }
1812
1813         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
1814         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
1815                 imp -= imp / 16;
1816
1817         /*
1818          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
1819          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
1820          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
1821          * case, it does not matter.
1822          */
1823         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
1824                 imp += imp / 8;
1825
1826         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1827                 imp = moveimp;
1828                 cur = NULL;
1829                 goto assign;
1830         }
1831
1832         /*
1833          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
1834          * task that is not.
1835          */
1836         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1837             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1838                 goto assign;
1839         }
1840
1841         /*
1842          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1843          * task migration might only result in ping pong
1844          * of tasks and also hurt performance due to cache
1845          * misses.
1846          */
1847         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1848                 goto unlock;
1849
1850         /*
1851          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1852          */
1853         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1854         if (!load)
1855                 goto assign;
1856
1857         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1858         src_load = env->src_stats.load - load;
1859
1860         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1861                 goto unlock;
1862
1863 assign:
1864         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
1865         if (!cur) {
1866                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1867
1868                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
1869                 if (cpu < 0)
1870                         cpu = env->dst_cpu;
1871
1872                 /*
1873                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
1874                  * is, keep using it.
1875                  */
1876                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
1877                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
1878                         cpu = env->best_cpu;
1879                 }
1880
1881                 env->dst_cpu = cpu;
1882         }
1883
1884         task_numa_assign(env, cur, imp);
1885
1886         /*
1887          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
1888          * balance improves then stop the search. While a better swap
1889          * candidate may exist, a search is not free.
1890          */
1891         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
1892                 stopsearch = true;
1893
1894         /*
1895          * If a swap candidate must be identified and the current best task
1896          * moves its preferred node then stop the search.
1897          */
1898         if (!maymove && env->best_task &&
1899             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
1900                 stopsearch = true;
1901         }
1902 unlock:
1903         rcu_read_unlock();
1904
1905         return stopsearch;
1906 }
1907
1908 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1909                                 long taskimp, long groupimp)
1910 {
1911         bool maymove = false;
1912         int cpu;
1913
1914         /*
1915          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
1916          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
1917          */
1918         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
1919                 unsigned int imbalance;
1920                 int src_running, dst_running;
1921
1922                 /*
1923                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
1924                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
1925                  * move improves the imbalance from the perspective of the
1926                  * CPU load balancer.
1927                  * */
1928                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
1929                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
1930                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
1931                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, src_running);
1932
1933                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
1934                 if (!imbalance) {
1935                         maymove = true;
1936                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
1937                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1938                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
1939                                 return;
1940                         }
1941                 }
1942         } else {
1943                 long src_load, dst_load, load;
1944                 /*
1945                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
1946                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1947                  */
1948                 load = task_h_load(env->p);
1949                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
1950                 src_load = env->src_stats.load - load;
1951                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1952         }
1953
1954         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1955                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1956                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1957                         continue;
1958
1959                 env->dst_cpu = cpu;
1960                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
1961                         break;
1962         }
1963 }
1964
1965 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1966 {
1967         struct task_numa_env env = {
1968                 .p = p,
1969
1970                 .src_cpu = task_cpu(p),
1971                 .src_nid = task_node(p),
1972
1973                 .imbalance_pct = 112,
1974
1975                 .best_task = NULL,
1976                 .best_imp = 0,
1977                 .best_cpu = -1,
1978         };
1979         unsigned long taskweight, groupweight;
1980         struct sched_domain *sd;
1981         long taskimp, groupimp;
1982         struct numa_group *ng;
1983         struct rq *best_rq;
1984         int nid, ret, dist;
1985
1986         /*
1987          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1988          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1989          *
1990          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1991          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1992          * to satisfy here.
1993          */
1994         rcu_read_lock();
1995         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1996         if (sd)
1997                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1998         rcu_read_unlock();
1999
2000         /*
2001          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
2002          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
2003          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
2004          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
2005          */
2006         if (unlikely(!sd)) {
2007                 sched_setnuma(p, task_node(p));
2008                 return -EINVAL;
2009         }
2010
2011         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
2012         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2013         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2014         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2015         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
2016         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
2017         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
2018         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2019
2020         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
2021         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2022
2023         /*
2024          * Look at other nodes in these cases:
2025          * - there is no space available on the preferred_nid
2026          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
2027          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
2028          *   we need to check other locations.
2029          */
2030         ng = deref_curr_numa_group(p);
2031         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
2032                 for_each_online_node(nid) {
2033                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
2034                                 continue;
2035
2036                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2037                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
2038                                                 dist != env.dist) {
2039                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2040                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2041                         }
2042
2043                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2044                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2045                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2046                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2047                                 continue;
2048
2049                         env.dist = dist;
2050                         env.dst_nid = nid;
2051                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2052                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2053                 }
2054         }
2055
2056         /*
2057          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2058          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2059          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2060          * settle down.
2061          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2062          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2063          */
2064         if (ng) {
2065                 if (env.best_cpu == -1)
2066                         nid = env.src_nid;
2067                 else
2068                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2069
2070                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2071                         sched_setnuma(p, nid);
2072         }
2073
2074         /* No better CPU than the current one was found. */
2075         if (env.best_cpu == -1) {
2076                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2077                 return -EAGAIN;
2078         }
2079
2080         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2081         if (env.best_task == NULL) {
2082                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2083                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2084                 if (ret != 0)
2085                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2086                 return ret;
2087         }
2088
2089         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2090         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2091
2092         if (ret != 0)
2093                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2094         put_task_struct(env.best_task);
2095         return ret;
2096 }
2097
2098 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2099 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2100 {
2101         unsigned long interval = HZ;
2102
2103         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2104         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2105                 return;
2106
2107         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2108         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2109         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2110
2111         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2112         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2113                 return;
2114
2115         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2116         task_numa_migrate(p);
2117 }
2118
2119 /*
2120  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
2121  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2122  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2123  * located.
2124  */
2125 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2126 {
2127         unsigned long faults, max_faults = 0;
2128         int nid, active_nodes = 0;
2129
2130         for_each_online_node(nid) {
2131                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2132                 if (faults > max_faults)
2133                         max_faults = faults;
2134         }
2135
2136         for_each_online_node(nid) {
2137                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2138                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2139                         active_nodes++;
2140         }
2141
2142         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2143         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2144 }
2145
2146 /*
2147  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2148  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2149  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2150  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2151  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2152  */
2153 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2154 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2155
2156 /*
2157  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2158  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2159  * the page accesses are shared with other processes.
2160  * Otherwise, decrease the scan period.
2161  */
2162 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2163                         unsigned long shared, unsigned long private)
2164 {
2165         unsigned int period_slot;
2166         int lr_ratio, ps_ratio;
2167         int diff;
2168
2169         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2170         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2171
2172         /*
2173          * If there were no record hinting faults then either the task is
2174          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
2175          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2176          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2177          * node is overloaded. In either case, scan slower
2178          */
2179         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2180                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2181                         p->numa_scan_period << 1);
2182
2183                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2184                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2185
2186                 return;
2187         }
2188
2189         /*
2190          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2191          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2192          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2193          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2194          */
2195         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2196         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2197         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2198
2199         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2200                 /*
2201                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2202                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2203                  */
2204                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2205                 if (!slot)
2206                         slot = 1;
2207                 diff = slot * period_slot;
2208         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2209                 /*
2210                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2211                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2212                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2213                  */
2214                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2215                 if (!slot)
2216                         slot = 1;
2217                 diff = slot * period_slot;
2218         } else {
2219                 /*
2220                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2221                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2222                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2223                  */
2224                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2225                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2226         }
2227
2228         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2229                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2230         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2231 }
2232
2233 /*
2234  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2235  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2236  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2237  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2238  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2239  */
2240 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2241 {
2242         u64 runtime, delta, now;
2243         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2244         now = p->se.exec_start;
2245         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2246
2247         if (p->last_task_numa_placement) {
2248                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2249                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2250
2251                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2252                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2253                         *period = 0;
2254         } else {
2255                 delta = p->se.avg.load_sum;
2256                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2257         }
2258
2259         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2260         p->last_task_numa_placement = now;
2261
2262         return delta;
2263 }
2264
2265 /*
2266  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2267  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2268  * otherwise workloads might not converge.
2269  */
2270 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2271 {
2272         nodemask_t nodes;
2273         int dist;
2274
2275         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2276         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2277                 return nid;
2278
2279         /*
2280          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2281          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2282          * both the node itself, and on nearby nodes.
2283          */
2284         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2285                 unsigned long score, max_score = 0;
2286                 int node, max_node = nid;
2287
2288                 dist = sched_max_numa_distance;
2289
2290                 for_each_online_node(node) {
2291                         score = group_weight(p, node, dist);
2292                         if (score > max_score) {
2293                                 max_score = score;
2294                                 max_node = node;
2295                         }
2296                 }
2297                 return max_node;
2298         }
2299
2300         /*
2301          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2302          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2303          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2304          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2305          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2306          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2307          * keep the complexity of the search down.
2308          */
2309         nodes = node_online_map;
2310         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2311                 unsigned long max_faults = 0;
2312                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2313                 int a, b;
2314
2315                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2316                 if (!find_numa_distance(dist))
2317                         continue;
2318
2319                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2320                         unsigned long faults = 0;
2321                         nodemask_t this_group;
2322                         nodes_clear(this_group);
2323
2324                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2325                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2326                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2327                                         faults += group_faults(p, b);
2328                                         node_set(b, this_group);
2329                                         node_clear(b, nodes);
2330                                 }
2331                         }
2332
2333                         /* Remember the top group. */
2334                         if (faults > max_faults) {
2335                                 max_faults = faults;
2336                                 max_group = this_group;
2337                                 /*
2338                                  * subtle: at the smallest distance there is
2339                                  * just one node left in each "group", the
2340                                  * winner is the preferred nid.
2341                                  */
2342                                 nid = a;
2343                         }
2344                 }
2345                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2346                 if (!max_faults)
2347                         break;
2348                 nodes = max_group;
2349         }
2350         return nid;
2351 }
2352
2353 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2354 {
2355         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2356         unsigned long max_faults = 0;
2357         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2358         unsigned long total_faults;
2359         u64 runtime, period;
2360         spinlock_t *group_lock = NULL;
2361         struct numa_group *ng;
2362
2363         /*
2364          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2365          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2366          * that the field is read in a single access:
2367          */
2368         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2369         if (p->numa_scan_seq == seq)
2370                 return;
2371         p->numa_scan_seq = seq;
2372         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2373
2374         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2375                        p->numa_faults_locality[1];
2376         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2377
2378         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2379         ng = deref_curr_numa_group(p);
2380         if (ng) {
2381                 group_lock = &ng->lock;
2382                 spin_lock_irq(group_lock);
2383         }
2384
2385         /* Find the node with the highest number of faults */
2386         for_each_online_node(nid) {
2387                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2388                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2389                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2390                 int priv;
2391
2392                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2393                         long diff, f_diff, f_weight;
2394
2395                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2396                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2397                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2398                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2399
2400                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2401                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2402                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2403                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2404
2405                         /*
2406                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2407                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2408                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2409                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2410                          * faults are less important.
2411                          */
2412                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2413                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2414                                    (total_faults + 1);
2415                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2416                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2417
2418                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2419                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2420                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2421                         p->total_numa_faults += diff;
2422                         if (ng) {
2423                                 /*
2424                                  * safe because we can only change our own group
2425                                  *
2426                                  * mem_idx represents the offset for a given
2427                                  * nid and priv in a specific region because it
2428                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2429                                  */
2430                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2431                                 ng->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2432                                 ng->total_faults += diff;
2433                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2434                         }
2435                 }
2436
2437                 if (!ng) {
2438                         if (faults > max_faults) {
2439                                 max_faults = faults;
2440                                 max_nid = nid;
2441                         }
2442                 } else if (group_faults > max_faults) {
2443                         max_faults = group_faults;
2444                         max_nid = nid;
2445                 }
2446         }
2447
2448         if (ng) {
2449                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2450                 spin_unlock_irq(group_lock);
2451                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2452         }
2453
2454         if (max_faults) {
2455                 /* Set the new preferred node */
2456                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2457                         sched_setnuma(p, max_nid);
2458         }
2459
2460         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2461 }
2462
2463 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2464 {
2465         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2466 }
2467
2468 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2469 {
2470         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2471                 kfree_rcu(grp, rcu);
2472 }
2473
2474 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2475                         int *priv)
2476 {
2477         struct numa_group *grp, *my_grp;
2478         struct task_struct *tsk;
2479         bool join = false;
2480         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2481         int i;
2482
2483         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2484                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2485                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2486
2487                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2488                 if (!grp)
2489                         return;
2490
2491                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2492                 grp->active_nodes = 1;
2493                 grp->max_faults_cpu = 0;
2494                 spin_lock_init(&grp->lock);
2495                 grp->gid = p->pid;
2496                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2497                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2498                                                 nr_node_ids;
2499
2500                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2501                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2502
2503                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2504
2505                 grp->nr_tasks++;
2506                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2507         }
2508
2509         rcu_read_lock();
2510         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2511
2512         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2513                 goto no_join;
2514
2515         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2516         if (!grp)
2517                 goto no_join;
2518
2519         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2520         if (grp == my_grp)
2521                 goto no_join;
2522
2523         /*
2524          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2525          * the other task will join us.
2526          */
2527         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2528                 goto no_join;
2529
2530         /*
2531          * Tie-break on the grp address.
2532          */
2533         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2534                 goto no_join;
2535
2536         /* Always join threads in the same process. */
2537         if (tsk->mm == current->mm)
2538                 join = true;
2539
2540         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2541         if (flags & TNF_SHARED)
2542                 join = true;
2543
2544         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2545         *priv = !join;
2546
2547         if (join && !get_numa_group(grp))
2548                 goto no_join;
2549
2550         rcu_read_unlock();
2551
2552         if (!join)
2553                 return;
2554
2555         BUG_ON(irqs_disabled());
2556         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2557
2558         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2559                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2560                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2561         }
2562         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2563         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2564
2565         my_grp->nr_tasks--;
2566         grp->nr_tasks++;
2567
2568         spin_unlock(&my_grp->lock);
2569         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2570
2571         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2572
2573         put_numa_group(my_grp);
2574         return;
2575
2576 no_join:
2577         rcu_read_unlock();
2578         return;
2579 }
2580
2581 /*
2582  * Get rid of NUMA staticstics associated with a task (either current or dead).
2583  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2584  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2585  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2586  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2587  */
2588 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2589 {
2590         /* safe: p either is current or is being freed by current */
2591         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
2592         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2593         unsigned long flags;
2594         int i;
2595
2596         if (!numa_faults)
2597                 return;
2598
2599         if (grp) {
2600                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2601                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2602                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2603                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2604
2605                 grp->nr_tasks--;
2606                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2607                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2608                 put_numa_group(grp);
2609         }
2610
2611         if (final) {
2612                 p->numa_faults = NULL;
2613                 kfree(numa_faults);
2614         } else {
2615                 p->total_numa_faults = 0;
2616                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2617                         numa_faults[i] = 0;
2618         }
2619 }
2620
2621 /*
2622  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2623  */
2624 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2625 {
2626         struct task_struct *p = current;
2627         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2628         int cpu_node = task_node(current);
2629         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2630         struct numa_group *ng;
2631         int priv;
2632
2633         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2634                 return;
2635
2636         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2637         if (!p->mm)
2638                 return;
2639
2640         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2641         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2642                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2643                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2644
2645                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2646                 if (!p->numa_faults)
2647                         return;
2648
2649                 p->total_numa_faults = 0;
2650                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2651         }
2652
2653         /*
2654          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2655          * to be private if the accessing pid has not changed
2656          */
2657         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2658                 priv = 1;
2659         } else {
2660                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2661                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2662                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2663         }
2664
2665         /*
2666          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2667          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2668          * actively using should be counted as local. This allows the
2669          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2670          */
2671         ng = deref_curr_numa_group(p);
2672         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2673                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2674                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2675                 local = 1;
2676
2677         /*
2678          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2679          * previously failed, or the scheduler moved us.
2680          */
2681         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2682                 task_numa_placement(p);
2683                 numa_migrate_preferred(p);
2684         }
2685
2686         if (migrated)
2687                 p->numa_pages_migrated += pages;
2688         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2689                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2690
2691         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2692         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2693         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2694 }
2695
2696 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2697 {
2698         /*
2699          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2700          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2701          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2702          * much of an issue though, since this is just used for
2703          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2704          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2705          */
2706         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2707         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2708 }
2709
2710 /*
2711  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2712  * Triggered from task_tick_numa().
2713  */
2714 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
2715 {
2716         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2717         struct task_struct *p = current;
2718         struct mm_struct *mm = p->mm;
2719         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2720         struct vm_area_struct *vma;
2721         unsigned long start, end;
2722         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2723         long pages, virtpages;
2724
2725         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2726
2727         work->next = work;
2728         /*
2729          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2730          *
2731          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2732          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2733          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2734          * work.
2735          */
2736         if (p->flags & PF_EXITING)
2737                 return;
2738
2739         if (!mm->numa_next_scan) {
2740                 mm->numa_next_scan = now +
2741                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2742         }
2743
2744         /*
2745          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2746          */
2747         migrate = mm->numa_next_scan;
2748         if (time_before(now, migrate))
2749                 return;
2750
2751         if (p->numa_scan_period == 0) {
2752                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2753                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2754         }
2755
2756         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2757         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2758                 return;
2759
2760         /*
2761          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2762          * the next time around.
2763          */
2764         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2765
2766         start = mm->numa_scan_offset;
2767         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2768         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2769         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2770         if (!pages)
2771                 return;
2772
2773
2774         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2775                 return;
2776         vma = find_vma(mm, start);
2777         if (!vma) {
2778                 reset_ptenuma_scan(p);
2779                 start = 0;
2780                 vma = mm->mmap;
2781         }
2782         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2783                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2784                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2785                         continue;
2786                 }
2787
2788                 /*
2789                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2790                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2791                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2792                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2793                  */
2794                 if (!vma->vm_mm ||
2795                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2796                         continue;
2797
2798                 /*
2799                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2800                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2801                  */
2802                 if (!vma_is_accessible(vma))
2803                         continue;
2804
2805                 do {
2806                         start = max(start, vma->vm_start);
2807                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2808                         end = min(end, vma->vm_end);
2809                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2810
2811                         /*
2812                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2813                          * hpages that have at least one present PTE that
2814                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2815                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2816                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2817                          * areas faster.
2818                          */
2819                         if (nr_pte_updates)
2820                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2821                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2822
2823                         start = end;
2824                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2825                                 goto out;
2826
2827                         cond_resched();
2828                 } while (end != vma->vm_end);
2829         }
2830
2831 out:
2832         /*
2833          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2834          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2835          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2836          * scanner to the start so check it now.
2837          */
2838         if (vma)
2839                 mm->numa_scan_offset = start;
2840         else
2841                 reset_ptenuma_scan(p);
2842         up_read(&mm->mmap_sem);
2843
2844         /*
2845          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2846          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2847          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2848          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2849          */
2850         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2851                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2852                 p->node_stamp += 32 * diff;
2853         }
2854 }
2855
2856 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
2857 {
2858         int mm_users = 0;
2859         struct mm_struct *mm = p->mm;
2860
2861         if (mm) {
2862                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
2863                 if (mm_users == 1) {
2864                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2865                         mm->numa_scan_seq = 0;
2866                 }
2867         }
2868         p->node_stamp                   = 0;
2869         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
2870         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
2871         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
2872         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
2873         p->numa_faults                  = NULL;
2874         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2875         p->last_task_numa_placement     = 0;
2876         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
2877
2878         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
2879
2880         /* New address space, reset the preferred nid */
2881         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
2882                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
2883                 return;
2884         }
2885
2886         /*
2887          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
2888          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
2889          */
2890         if (mm) {
2891                 unsigned int delay;
2892
2893                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
2894                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
2895                 delay += 2 * TICK_NSEC;
2896                 p->node_stamp = delay;
2897         }
2898 }
2899
2900 /*
2901  * Drive the periodic memory faults..
2902  */
2903 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2904 {
2905         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2906         u64 period, now;
2907
2908         /*
2909          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2910          */
2911         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2912                 return;
2913
2914         /*
2915          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2916          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2917          * task needs to have done some actual work before we bother with
2918          * NUMA placement.
2919          */
2920         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2921         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2922
2923         if (now > curr->node_stamp + period) {
2924                 if (!curr->node_stamp)
2925                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2926                 curr->node_stamp += period;
2927
2928                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
2929                         task_work_add(curr, work, true);
2930         }
2931 }
2932
2933 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2934 {
2935         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2936         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2937
2938         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2939                 return;
2940
2941         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2942                 return;
2943
2944         if (src_nid == dst_nid)
2945                 return;
2946
2947         /*
2948          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2949          * has completed. This is most likely due to a new task that
2950          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2951          */
2952         if (p->numa_scan_seq) {
2953                 /*
2954                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2955                  * node or if the task was not previously running on
2956                  * the preferred node.
2957                  */
2958                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2959                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
2960                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
2961                         return;
2962         }
2963
2964         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2965 }
2966
2967 #else
2968 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2969 {
2970 }
2971
2972 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2973 {
2974 }
2975
2976 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2977 {
2978 }
2979
2980 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2981 {
2982 }
2983
2984 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2985
2986 static void
2987 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2988 {
2989         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2990 #ifdef CONFIG_SMP
2991         if (entity_is_task(se)) {
2992                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2993
2994                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2995                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2996         }
2997 #endif
2998         cfs_rq->nr_running++;
2999 }
3000
3001 static void
3002 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3003 {
3004         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3005 #ifdef CONFIG_SMP
3006         if (entity_is_task(se)) {
3007                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
3008                 list_del_init(&se->group_node);
3009         }
3010 #endif
3011         cfs_rq->nr_running--;
3012 }
3013
3014 /*
3015  * Signed add and clamp on underflow.
3016  *
3017  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3018  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3019  * values.
3020  */
3021 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3022         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3023         typeof(_val) val = (_val);                              \
3024         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3025                                                                 \
3026         res = var + val;                                        \
3027                                                                 \
3028         if (val < 0 && res > var)                               \
3029                 res = 0;                                        \
3030                                                                 \
3031         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3032 } while (0)
3033
3034 /*
3035  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3036  *
3037  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3038  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3039  * values.
3040  */
3041 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3042         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3043         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3044         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3045         res = var - val;                                        \
3046         if (res > var)                                          \
3047                 res = 0;                                        \
3048         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3049 } while (0)
3050
3051 /*
3052  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3053  *
3054  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3055  * and is thus optimized for local variable updates.
3056  */
3057 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3058         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3059         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3060 } while (0)
3061
3062 #ifdef CONFIG_SMP
3063 static inline void
3064 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3065 {
3066         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3067         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3068 }
3069
3070 static inline void
3071 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3072 {
3073         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3074         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
3075 }
3076 #else
3077 static inline void
3078 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3079 static inline void
3080 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3081 #endif
3082
3083 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3084                             unsigned long weight)
3085 {
3086         if (se->on_rq) {
3087                 /* commit outstanding execution time */
3088                 if (cfs_rq->curr == se)
3089                         update_curr(cfs_rq);
3090                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3091         }
3092         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3093
3094         update_load_set(&se->load, weight);
3095
3096 #ifdef CONFIG_SMP
3097         do {
3098                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + se->avg.period_contrib;
3099
3100                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3101         } while (0);
3102 #endif
3103
3104         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3105         if (se->on_rq)
3106                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3107
3108 }
3109
3110 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
3111 {
3112         struct sched_entity *se = &p->se;
3113         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3114         struct load_weight *load = &se->load;
3115         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
3116
3117         reweight_entity(cfs_rq, se, weight);
3118         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
3119 }
3120
3121 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3122 #ifdef CONFIG_SMP
3123 /*
3124  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3125  * global sum we all love to hate.
3126  *
3127  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3128  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3129  *
3130  *                     tg->weight * grq->load.weight
3131  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3132  *                        \Sum grq->load.weight
3133  *
3134  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3135  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3136  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3137  *
3138  * So instead of the above, we substitute:
3139  *
3140  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3141  *
3142  * which yields the following:
3143  *
3144  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3145  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3146  *                              tg->load_avg
3147  *
3148  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3149  *
3150  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3151  *
3152  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3153  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3154  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3155  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3156  * yielding bad latency etc..
3157  *
3158  * Now, in that special case (1) reduces to:
3159  *
3160  *                     tg->weight * grq->load.weight
3161  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3162  *                          grp->load.weight
3163  *
3164  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3165  *
3166  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3167  * UP case, like:
3168  *
3169  *   ge->load.weight =
3170  *
3171  *              tg->weight * grq->load.weight
3172  *     ---------------------------------------------------         (5)
3173  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
3174  *
3175  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
3176  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
3177  *
3178  *
3179  *                     tg->weight * grq->load.weight
3180  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
3181  *                              tg_load_avg'
3182  *
3183  * Where:
3184  *
3185  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
3186  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
3187  *
3188  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3189  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3190  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3191  *
3192  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3193  *
3194  * hence icky!
3195  */
3196 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3197 {
3198         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3199         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3200
3201         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3202
3203         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3204
3205         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3206
3207         /* Ensure tg_weight >= load */
3208         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3209         tg_weight += load;
3210
3211         shares = (tg_shares * load);
3212         if (tg_weight)
3213                 shares /= tg_weight;
3214
3215         /*
3216          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3217          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3218          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3219          * the group on a CPU.
3220          *
3221          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3222          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3223          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3224          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3225          * instead of 0.
3226          */
3227         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3228 }
3229 #endif /* CONFIG_SMP */
3230
3231 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3232
3233 /*
3234  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3235  * runqueue.
3236  */
3237 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3238 {
3239         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3240         long shares;
3241
3242         if (!gcfs_rq)
3243                 return;
3244
3245         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3246                 return;
3247
3248 #ifndef CONFIG_SMP
3249         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3250
3251         if (likely(se->load.weight == shares))
3252                 return;
3253 #else
3254         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3255 #endif
3256
3257         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
3258 }
3259
3260 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3261 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3262 {
3263 }
3264 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3265
3266 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3267 {
3268         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3269
3270         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3271                 /*
3272                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3273                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3274                  * a real problem.
3275                  *
3276                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3277                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3278                  * number include things like RT tasks.
3279                  *
3280                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3281                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3282                  *
3283                  * See cpu_util().
3284                  */
3285                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3286         }
3287 }
3288
3289 #ifdef CONFIG_SMP
3290 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3291 /**
3292  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3293  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3294  * @force: update regardless of how small the difference
3295  *
3296  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3297  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3298  * considerations.
3299  *
3300  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3301  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3302  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3303  *
3304  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3305  */
3306 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3307 {
3308         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3309
3310         /*
3311          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3312          */
3313         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3314                 return;
3315
3316         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3317                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3318                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3319         }
3320 }
3321
3322 /*
3323  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3324  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3325  * including the state of rq->lock, should be made.
3326  */
3327 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3328                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3329 {
3330         u64 p_last_update_time;
3331         u64 n_last_update_time;
3332
3333         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3334                 return;
3335
3336         /*
3337          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3338          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3339          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3340          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3341          * the wakee more load sounds not bad.
3342          */
3343         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3344                 return;
3345
3346 #ifndef CONFIG_64BIT
3347         {
3348                 u64 p_last_update_time_copy;
3349                 u64 n_last_update_time_copy;
3350
3351                 do {
3352                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3353                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3354
3355                         smp_rmb();
3356
3357                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3358                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3359
3360                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3361                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3362         }
3363 #else
3364         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3365         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3366 #endif
3367         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3368         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3369 }
3370
3371
3372 /*
3373  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3374  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3375  * that for each group:
3376  *
3377  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3378  *
3379  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3380  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3381  *
3382  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
3383  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
3384  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
3385  *
3386  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
3387  *
3388  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3389  *
3390  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3391  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3392  *
3393  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3394  *
3395  * And per (1) we have:
3396  *
3397  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3398  *
3399  * Which gives:
3400  *
3401  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3402  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3403  *                               grq->load.weight
3404  *
3405  * Except that is wrong!
3406  *
3407  * Because while for entities historical weight is not important and we
3408  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3409  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3410  *
3411  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3412  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3413  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3414  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3415  *
3416  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3417  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3418  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3419  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3420  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3421  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3422  *
3423  * So we'll have to approximate.. :/
3424  *
3425  * Given the constraint:
3426  *
3427  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3428  *
3429  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3430  * overlap.
3431  *
3432  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3433  *
3434  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3435  *
3436  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3437  *
3438  */
3439
3440 static inline void
3441 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3442 {
3443         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3444
3445         /* Nothing to update */
3446         if (!delta)
3447                 return;
3448
3449         /*
3450          * The relation between sum and avg is:
3451          *
3452          *   LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib
3453          *
3454          * however, the PELT windows are not aligned between grq and gse.
3455          */
3456
3457         /* Set new sched_entity's utilization */
3458         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3459         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3460
3461         /* Update parent cfs_rq utilization */
3462         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3463         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3464 }
3465
3466 static inline void
3467 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3468 {
3469         long delta = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
3470
3471         /* Nothing to update */
3472         if (!delta)
3473                 return;
3474
3475         /*
3476          * The relation between sum and avg is:
3477          *
3478          *   LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib
3479          *
3480          * however, the PELT windows are not aligned between grq and gse.
3481          */
3482
3483         /* Set new sched_entity's runnable */
3484         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
3485         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * LOAD_AVG_MAX;
3486
3487         /* Update parent cfs_rq runnable */
3488         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta);
3489         cfs_rq->avg.runnable_sum = cfs_rq->avg.runnable_avg * LOAD_AVG_MAX;
3490 }
3491
3492 static inline void
3493 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3494 {
3495         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3496         unsigned long load_avg;
3497         u64 load_sum = 0;
3498         s64 delta_sum;
3499
3500         if (!runnable_sum)
3501                 return;
3502
3503         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3504
3505         if (runnable_sum >= 0) {
3506                 /*
3507                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3508                  * the CPU is saturated running == runnable.
3509                  */
3510                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3511                 runnable_sum = min(runnable_sum, (long)LOAD_AVG_MAX);
3512         } else {
3513                 /*
3514                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3515                  * assuming all tasks are equally runnable.
3516                  */
3517                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3518                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3519                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3520                 }
3521
3522                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3523                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3524         }
3525
3526         /*
3527          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3528          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3529          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3530          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3531          */
3532         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3533         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3534
3535         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3536         load_avg = div_s64(load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3537
3538         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3539         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3540
3541         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3542         se->avg.load_avg = load_avg;
3543         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3544         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3545 }
3546
3547 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3548 {
3549         cfs_rq->propagate = 1;
3550         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3551 }
3552
3553 /* Update task and its cfs_rq load average */
3554 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3555 {
3556         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3557
3558         if (entity_is_task(se))
3559                 return 0;
3560
3561         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3562         if (!gcfs_rq->propagate)
3563                 return 0;
3564
3565         gcfs_rq->propagate = 0;
3566
3567         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3568
3569         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3570
3571         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3572         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3573         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3574
3575         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3576         trace_pelt_se_tp(se);
3577
3578         return 1;
3579 }
3580
3581 /*
3582  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3583  * group_entity:
3584  */
3585 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3586 {
3587         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3588
3589         /*
3590          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3591          * decay it:
3592          */
3593         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3594                 return false;
3595
3596         /*
3597          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3598          * the utilization of the sched_entity:
3599          */
3600         if (gcfs_rq->propagate)
3601                 return false;
3602
3603         /*
3604          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3605          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3606          * waste of time to try to decay it:
3607          */
3608         return true;
3609 }
3610
3611 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3612
3613 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3614
3615 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3616 {
3617         return 0;
3618 }
3619
3620 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3621
3622 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3623
3624 /**
3625  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3626  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3627  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3628  *
3629  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3630  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3631  * post_init_entity_util_avg().
3632  *
3633  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3634  *
3635  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3636  *
3637  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3638  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3639  */
3640 static inline int
3641 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3642 {
3643         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
3644         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3645         int decayed = 0;
3646
3647         if (cfs_rq->removed.nr) {
3648                 unsigned long r;
3649                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3650
3651                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3652                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3653                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3654                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
3655                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3656                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3657
3658                 r = removed_load;
3659                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3660                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3661
3662                 r = removed_util;
3663                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3664                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3665
3666                 r = removed_runnable;
3667                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
3668                 sub_positive(&sa->runnable_sum, r * divider);
3669
3670                 /*
3671                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
3672                  * can use it to estimate removed_load_sum.
3673                  */
3674                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
3675                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
3676
3677                 decayed = 1;
3678         }
3679
3680         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3681
3682 #ifndef CONFIG_64BIT
3683         smp_wmb();
3684         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3685 #endif
3686
3687         return decayed;
3688 }
3689
3690 /**
3691  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3692  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3693  * @se: sched_entity to attach
3694  *
3695  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3696  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3697  */
3698 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3699 {
3700         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3701
3702         /*
3703          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3704          * window because without that, really weird and wonderful things can
3705          * happen.
3706          *
3707          * XXX illustrate
3708          */
3709         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3710         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3711
3712         /*
3713          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3714          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3715          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3716          * _sum a little.
3717          */
3718         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3719
3720         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3721
3722         se->avg.load_sum = divider;
3723         if (se_weight(se)) {
3724                 se->avg.load_sum =
3725                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3726         }
3727
3728         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3729         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3730         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3731         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
3732         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
3733
3734         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3735
3736         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3737
3738         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3739 }
3740
3741 /**
3742  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3743  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3744  * @se: sched_entity to detach
3745  *
3746  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3747  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3748  */
3749 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3750 {
3751         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3752         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3753         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3754         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
3755         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, se->avg.runnable_sum);
3756
3757         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3758
3759         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3760
3761         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3762 }
3763
3764 /*
3765  * Optional action to be done while updating the load average
3766  */
3767 #define UPDATE_TG       0x1
3768 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3769 #define DO_ATTACH       0x4
3770
3771 /* Update task and its cfs_rq load average */
3772 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3773 {
3774         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
3775         int decayed;
3776
3777         /*
3778          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3779          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3780          */
3781         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3782                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
3783
3784         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3785         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3786
3787         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3788
3789                 /*
3790                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3791                  * !last_update_time means we've passed through
3792                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3793                  *
3794                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3795                  */
3796                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3797                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3798
3799         } else if (decayed) {
3800                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3801
3802                 if (flags & UPDATE_TG)
3803                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3804         }
3805 }
3806
3807 #ifndef CONFIG_64BIT
3808 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3809 {
3810         u64 last_update_time_copy;
3811         u64 last_update_time;
3812
3813         do {
3814                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3815                 smp_rmb();
3816                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3817         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3818
3819         return last_update_time;
3820 }
3821 #else
3822 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3823 {
3824         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3825 }
3826 #endif
3827
3828 /*
3829  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3830  * the previous rq.
3831  */
3832 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3833 {
3834         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3835         u64 last_update_time;
3836
3837         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3838         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
3839 }
3840
3841 /*
3842  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3843  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3844  */
3845 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3846 {
3847         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3848         unsigned long flags;
3849
3850         /*
3851          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3852          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3853          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3854          */
3855
3856         sync_entity_load_avg(se);
3857
3858         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3859         ++cfs_rq->removed.nr;
3860         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3861         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3862         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
3863         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3864 }
3865
3866 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3867 {
3868         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
3869 }
3870
3871 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3872 {
3873         return cfs_rq->avg.load_avg;
3874 }
3875
3876 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3877 {
3878         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3879 }
3880
3881 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3882 {
3883         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3884
3885         return (max(ue.ewma, ue.enqueued) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3886 }
3887
3888 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3889 {
3890         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3891 }
3892
3893 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
3894 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3895 {
3896         return clamp(task_util_est(p),
3897                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN),
3898                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX));
3899 }
3900 #else
3901 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3902 {
3903         return task_util_est(p);
3904 }
3905 #endif
3906
3907 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3908                                     struct task_struct *p)
3909 {
3910         unsigned int enqueued;
3911
3912         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3913                 return;
3914
3915         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3916         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3917         enqueued += _task_util_est(p);
3918         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3919 }
3920
3921 /*
3922  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3923  * based on the observation that:
3924  *
3925  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3926  *
3927  * NOTE: this only works when value + maring < INT_MAX.
3928  */
3929 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3930 {
3931         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3932 }
3933
3934 static void
3935 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p, bool task_sleep)
3936 {
3937         long last_ewma_diff;
3938         struct util_est ue;
3939         int cpu;
3940
3941         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3942                 return;
3943
3944         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3945         ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3946         ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued, _task_util_est(p));
3947         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3948
3949         /*
3950          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3951          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3952          */
3953         if (!task_sleep)
3954                 return;
3955
3956         /*
3957          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
3958          * skip the util_est update.
3959          */
3960         ue = p->se.avg.util_est;
3961         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
3962                 return;
3963
3964         /*
3965          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
3966          * to smooth utilization decreases.
3967          */
3968         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3969         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
3970                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
3971                         ue.ewma = ue.enqueued;
3972                         goto done;
3973                 }
3974         }
3975
3976         /*
3977          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
3978          * already ~1% close to its last activation value.
3979          */
3980         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
3981         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
3982                 return;
3983
3984         /*
3985          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
3986          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
3987          */
3988         cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
3989         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu))
3990                 return;
3991
3992         /*
3993          * Update Task's estimated utilization
3994          *
3995          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
3996          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
3997          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
3998          * Weighted Moving Average (EWMA):
3999          *
4000          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4001          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4002          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4003          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4004          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4005          *
4006          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4007          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4008          */
4009         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4010         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4011         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4012 done:
4013         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4014 }
4015
4016 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p, long capacity)
4017 {
4018         return fits_capacity(uclamp_task_util(p), capacity);
4019 }
4020
4021 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
4022 {
4023         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
4024                 return;
4025
4026         if (!p) {
4027                 rq->misfit_task_load = 0;
4028                 return;
4029         }
4030
4031         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
4032                 rq->misfit_task_load = 0;
4033                 return;
4034         }
4035
4036         rq->misfit_task_load = task_h_load(p);
4037 }
4038
4039 #else /* CONFIG_SMP */
4040
4041 #define UPDATE_TG       0x0
4042 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4043 #define DO_ATTACH       0x0
4044
4045 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4046 {
4047         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4048 }
4049
4050 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4051
4052 static inline void
4053 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4054 static inline void
4055 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4056
4057 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4058 {
4059         return 0;
4060 }
4061
4062 static inline void
4063 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4064
4065 static inline void
4066 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4067                  bool task_sleep) {}
4068 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
4069
4070 #endif /* CONFIG_SMP */
4071
4072 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4073 {
4074 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4075         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4076
4077         if (d < 0)
4078                 d = -d;
4079
4080         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4081                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4082 #endif
4083 }
4084
4085 static void
4086 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4087 {
4088         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4089
4090         /*
4091          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4092          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4093          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4094          * stays open at the end.
4095          */
4096         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4097                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4098
4099         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4100         if (!initial) {
4101                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
4102
4103                 /*
4104                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4105                  * for a gentler effect of sleepers:
4106                  */
4107                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4108                         thresh >>= 1;
4109
4110                 vruntime -= thresh;
4111         }
4112
4113         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4114         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4115 }
4116
4117 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4118
4119 static inline void check_schedstat_required(void)
4120 {
4121 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4122         if (schedstat_enabled())
4123                 return;
4124
4125         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
4126         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
4127                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
4128                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
4129                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
4130                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
4131                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
4132                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
4133                              "kernel parameter schedstats=enable or "
4134                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
4135         }
4136 #endif
4137 }
4138
4139 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
4140
4141 /*
4142  * MIGRATION
4143  *
4144  *      dequeue
4145  *        update_curr()
4146  *          update_min_vruntime()
4147  *        vruntime -= min_vruntime
4148  *
4149  *      enqueue
4150  *        update_curr()
4151  *          update_min_vruntime()
4152  *        vruntime += min_vruntime
4153  *
4154  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4155  * min_vruntime are up-to-date.
4156  *
4157  * WAKEUP (remote)
4158  *
4159  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4160  *        vruntime -= min_vruntime
4161  *
4162  *      enqueue
4163  *        update_curr()
4164  *          update_min_vruntime()
4165  *        vruntime += min_vruntime
4166  *
4167  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4168  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4169  */
4170
4171 static void
4172 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4173 {
4174         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4175         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4176
4177         /*
4178          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4179          * update_curr().
4180          */
4181         if (renorm && curr)
4182                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4183
4184         update_curr(cfs_rq);
4185
4186         /*
4187          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4188          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4189          * placed in the past could significantly boost this task to the
4190          * fairness detriment of existing tasks.
4191          */
4192         if (renorm && !curr)
4193                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4194
4195         /*
4196          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4197          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4198          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4199          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4200          *     its group cfs_rq
4201          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4202          */
4203         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4204         se_update_runnable(se);
4205         update_cfs_group(se);
4206         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4207
4208         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4209                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4210
4211         check_schedstat_required();
4212         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
4213         check_spread(cfs_rq, se);
4214         if (!curr)
4215                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4216         se->on_rq = 1;
4217
4218         /*
4219          * When bandwidth control is enabled, cfs might have been removed
4220          * because of a parent been throttled but cfs->nr_running > 1. Try to
4221          * add it unconditionnally.
4222          */
4223         if (cfs_rq->nr_running == 1 || cfs_bandwidth_used())
4224                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4225
4226         if (cfs_rq->nr_running == 1)
4227                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4228 }
4229
4230 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4231 {
4232         for_each_sched_entity(se) {
4233                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4234                 if (cfs_rq->last != se)
4235                         break;
4236
4237                 cfs_rq->last = NULL;
4238         }
4239 }
4240
4241 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4242 {
4243         for_each_sched_entity(se) {
4244                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4245                 if (cfs_rq->next != se)
4246                         break;
4247
4248                 cfs_rq->next = NULL;
4249         }
4250 }
4251
4252 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4253 {
4254         for_each_sched_entity(se) {
4255                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4256                 if (cfs_rq->skip != se)
4257                         break;
4258
4259                 cfs_rq->skip = NULL;
4260         }
4261 }
4262
4263 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4264 {
4265         if (cfs_rq->last == se)
4266                 __clear_buddies_last(se);
4267
4268         if (cfs_rq->next == se)
4269                 __clear_buddies_next(se);
4270
4271         if (cfs_rq->skip == se)
4272                 __clear_buddies_skip(se);
4273 }
4274
4275 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4276
4277 static void
4278 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4279 {
4280         /*
4281          * Update run-time statistics of the 'current'.
4282          */
4283         update_curr(cfs_rq);
4284
4285         /*
4286          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4287          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4288          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4289          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4290          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4291          *     of its group cfs_rq.
4292          */
4293         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4294         se_update_runnable(se);
4295
4296         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4297
4298         clear_buddies(cfs_rq, se);
4299
4300         if (se != cfs_rq->curr)
4301                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4302         se->on_rq = 0;
4303         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4304
4305         /*
4306          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4307          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4308          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4309          * can move min_vruntime forward still more.
4310          */
4311         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4312                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4313
4314         /* return excess runtime on last dequeue */
4315         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4316
4317         update_cfs_group(se);
4318
4319         /*
4320          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4321          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4322          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4323          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4324          */
4325         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4326                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4327 }
4328
4329 /*
4330  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4331  */
4332 static void
4333 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4334 {
4335         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4336         struct sched_entity *se;
4337         s64 delta;
4338
4339         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4340         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4341         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4342                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4343                 /*
4344                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4345                  * re-elected due to buddy favours.
4346                  */
4347                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4348                 return;
4349         }
4350
4351         /*
4352          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4353          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4354          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4355          */
4356         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4357                 return;
4358
4359         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4360         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4361
4362         if (delta < 0)
4363                 return;
4364
4365         if (delta > ideal_runtime)
4366                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4367 }
4368
4369 static void
4370 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4371 {
4372         /* 'current' is not kept within the tree. */
4373         if (se->on_rq) {
4374                 /*
4375                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4376                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4377                  * runqueue.
4378                  */
4379                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4380                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4381                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4382         }
4383
4384         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4385         cfs_rq->curr = se;
4386
4387         /*
4388          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4389          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4390          * when there are only lesser-weight tasks around):
4391          */
4392         if (schedstat_enabled() &&
4393             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4394                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4395                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4396                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4397         }
4398
4399         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4400 }
4401
4402 static int
4403 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4404
4405 /*
4406  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4407  * 1) keep things fair between processes/task groups
4408  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4409  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4410  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4411  */
4412 static struct sched_entity *
4413 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4414 {
4415         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4416         struct sched_entity *se;
4417
4418         /*
4419          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4420          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4421          */
4422         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4423                 left = curr;
4424
4425         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4426
4427         /*
4428          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4429          * be done without getting too unfair.
4430          */
4431         if (cfs_rq->skip == se) {
4432                 struct sched_entity *second;
4433
4434                 if (se == curr) {
4435                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4436                 } else {
4437                         second = __pick_next_entity(se);
4438                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4439                                 second = curr;
4440                 }
4441
4442                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4443                         se = second;
4444         }
4445
4446         /*
4447          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4448          */
4449         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4450                 se = cfs_rq->last;
4451
4452         /*
4453          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4454          */
4455         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4456                 se = cfs_rq->next;
4457
4458         clear_buddies(cfs_rq, se);
4459
4460         return se;
4461 }
4462
4463 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4464
4465 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4466 {
4467         /*
4468          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4469          * was not called and update_curr() has to be done:
4470          */
4471         if (prev->on_rq)
4472                 update_curr(cfs_rq);
4473
4474         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4475         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4476
4477         check_spread(cfs_rq, prev);
4478
4479         if (prev->on_rq) {
4480                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4481                 /* Put 'current' back into the tree. */
4482                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4483                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4484                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4485         }
4486         cfs_rq->curr = NULL;
4487 }
4488
4489 static void
4490 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4491 {
4492         /*
4493          * Update run-time statistics of the 'current'.
4494          */
4495         update_curr(cfs_rq);
4496
4497         /*
4498          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4499          */
4500         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4501         update_cfs_group(curr);
4502
4503 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4504         /*
4505          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4506          * validating it and just reschedule.
4507          */
4508         if (queued) {
4509                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4510                 return;
4511         }
4512         /*
4513          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4514          */
4515         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4516                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4517                 return;
4518 #endif
4519
4520         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4521                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4522 }
4523
4524
4525 /**************************************************
4526  * CFS bandwidth control machinery
4527  */
4528
4529 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4530
4531 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4532 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4533
4534 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4535 {
4536         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4537 }
4538
4539 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4540 {
4541         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4542 }
4543
4544 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4545 {
4546         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4547 }
4548 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4549 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4550 {
4551         return true;
4552 }
4553
4554 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4555 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4556 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4557
4558 /*
4559  * default period for cfs group bandwidth.
4560  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4561  */
4562 static inline u64 default_cfs_period(void)
4563 {
4564         return 100000000ULL;
4565 }
4566
4567 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4568 {
4569         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4570 }
4571
4572 /*
4573  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
4574  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
4575  * around rq->lock.
4576  *
4577  * requires cfs_b->lock
4578  */
4579 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4580 {
4581         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF)
4582                 cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4583 }
4584
4585 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4586 {
4587         return &tg->cfs_bandwidth;
4588 }
4589
4590 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4591 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4592 {
4593         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4594         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4595         u64 amount = 0, min_amount;
4596
4597         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4598         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4599
4600         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4601         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4602                 amount = min_amount;
4603         else {
4604                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4605
4606                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4607                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4608                         cfs_b->runtime -= amount;
4609                         cfs_b->idle = 0;
4610                 }
4611         }
4612         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4613
4614         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4615
4616         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4617 }
4618
4619 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4620 {
4621         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4622         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4623
4624         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4625                 return;
4626
4627         if (cfs_rq->throttled)
4628                 return;
4629         /*
4630          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4631          * hierarchy can be throttled
4632          */
4633         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4634                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4635 }
4636
4637 static __always_inline
4638 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4639 {
4640         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4641                 return;
4642
4643         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4644 }
4645
4646 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4647 {
4648         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4649 }
4650
4651 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4652 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4653 {
4654         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4655 }
4656
4657 /*
4658  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4659  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4660  * load-balance operations.
4661  */
4662 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4663                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4664 {
4665         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4666
4667         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4668         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4669
4670         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4671                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4672 }
4673
4674 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4675 {
4676         struct rq *rq = data;
4677         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4678
4679         cfs_rq->throttle_count--;
4680         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4681                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4682                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4683
4684                 /* Add cfs_rq with already running entity in the list */
4685                 if (cfs_rq->nr_running >= 1)
4686                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4687         }
4688
4689         return 0;
4690 }
4691
4692 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4693 {
4694         struct rq *rq = data;
4695         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4696
4697         /* group is entering throttled state, stop time */
4698         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4699                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4700                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4701         }
4702         cfs_rq->throttle_count++;
4703
4704         return 0;
4705 }
4706
4707 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4708 {
4709         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4710         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4711         struct sched_entity *se;
4712         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
4713         bool empty;
4714
4715         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4716
4717         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4718         rcu_read_lock();
4719         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4720         rcu_read_unlock();
4721
4722         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4723         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4724         for_each_sched_entity(se) {
4725                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4726                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4727                 if (!se->on_rq)
4728                         break;
4729
4730                 if (dequeue) {
4731                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4732                 } else {
4733                         update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
4734                         se_update_runnable(se);
4735                 }
4736
4737                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4738                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4739
4740                 if (qcfs_rq->load.weight)
4741                         dequeue = 0;
4742         }
4743
4744         if (!se)
4745                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4746
4747         cfs_rq->throttled = 1;
4748         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4749         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4750         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4751
4752         /*
4753          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4754          * distribute_cfs_runtime will not see us. If disribute_cfs_runtime is
4755          * not running add to the tail so that later runqueues don't get starved.
4756          */
4757         if (cfs_b->distribute_running)
4758                 list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4759         else
4760                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4761
4762         /*
4763          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4764          * timer is running.
4765          */
4766         if (empty)
4767                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4768
4769         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4770 }
4771
4772 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4773 {
4774         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4775         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4776         struct sched_entity *se;
4777         int enqueue = 1;
4778         long task_delta, idle_task_delta;
4779
4780         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4781
4782         cfs_rq->throttled = 0;
4783
4784         update_rq_clock(rq);
4785
4786         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4787         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4788         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4789         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4790
4791         /* update hierarchical throttle state */
4792         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4793
4794         if (!cfs_rq->load.weight)
4795                 return;
4796
4797         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4798         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4799         for_each_sched_entity(se) {
4800                 if (se->on_rq)
4801                         enqueue = 0;
4802
4803                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4804                 if (enqueue) {
4805                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4806                 } else {
4807                         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
4808                         se_update_runnable(se);
4809                 }
4810
4811                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4812                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4813
4814                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4815                         break;
4816         }
4817
4818         if (!se)
4819                 add_nr_running(rq, task_delta);
4820
4821         /*
4822          * The cfs_rq_throttled() breaks in the above iteration can result in
4823          * incomplete leaf list maintenance, resulting in triggering the
4824          * assertion below.
4825          */
4826         for_each_sched_entity(se) {
4827                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4828
4829                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4830         }
4831
4832         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
4833
4834         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4835         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4836                 resched_curr(rq);
4837 }
4838
4839 static void distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4840 {
4841         struct cfs_rq *cfs_rq;
4842         u64 runtime, remaining = 1;
4843
4844         rcu_read_lock();
4845         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4846                                 throttled_list) {
4847                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4848                 struct rq_flags rf;
4849
4850                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
4851                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4852                         goto next;
4853
4854                 /* By the above check, this should never be true */
4855                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
4856
4857                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4858                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4859                 if (runtime > cfs_b->runtime)
4860                         runtime = cfs_b->runtime;
4861                 cfs_b->runtime -= runtime;
4862                 remaining = cfs_b->runtime;
4863                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4864
4865                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4866
4867                 /* we check whether we're throttled above */
4868                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4869                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4870
4871 next:
4872                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
4873
4874                 if (!remaining)
4875                         break;
4876         }
4877         rcu_read_unlock();
4878 }
4879
4880 /*
4881  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4882  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4883  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4884  * used to track this state.
4885  */
4886 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
4887 {
4888         int throttled;
4889
4890         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4891         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4892                 goto out_deactivate;
4893
4894         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4895         cfs_b->nr_periods += overrun;
4896
4897         /*
4898          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4899          * we're going inactive then everything else can be deferred
4900          */
4901         if (cfs_b->idle && !throttled)
4902                 goto out_deactivate;
4903
4904         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4905
4906         if (!throttled) {
4907                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4908                 cfs_b->idle = 1;
4909                 return 0;
4910         }
4911
4912         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4913         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4914
4915         /*
4916          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
4917          */
4918         while (throttled && cfs_b->runtime > 0 && !cfs_b->distribute_running) {
4919                 cfs_b->distribute_running = 1;
4920                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4921                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4922                 distribute_cfs_runtime(cfs_b);
4923                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4924
4925                 cfs_b->distribute_running = 0;
4926                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4927         }
4928
4929         /*
4930          * While we are ensured activity in the period following an
4931          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4932          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4933          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4934          */
4935         cfs_b->idle = 0;
4936
4937         return 0;
4938
4939 out_deactivate:
4940         return 1;
4941 }
4942
4943 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4944 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4945 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4946 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4947 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4948 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4949
4950 /*
4951  * Are we near the end of the current quota period?
4952  *
4953  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4954  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4955  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4956  */
4957 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4958 {
4959         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4960         u64 remaining;
4961
4962         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4963         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4964                 return 1;
4965
4966         /* is a quota refresh about to occur? */
4967         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4968         if (remaining < min_expire)
4969                 return 1;
4970
4971         return 0;
4972 }
4973
4974 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4975 {
4976         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4977
4978         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4979         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4980                 return;
4981
4982         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
4983         if (cfs_b->slack_started)
4984                 return;
4985         cfs_b->slack_started = true;
4986
4987         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4988                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4989                         HRTIMER_MODE_REL);
4990 }
4991
4992 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4993 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4994 {
4995         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4996         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4997
4998         if (slack_runtime <= 0)
4999                 return;
5000
5001         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5002         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
5003                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5004
5005                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5006                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5007                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5008                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5009         }
5010         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5011
5012         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5013         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5014 }
5015
5016 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5017 {
5018         if (!cfs_bandwidth_used())
5019                 return;
5020
5021         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5022                 return;
5023
5024         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5025 }
5026
5027 /*
5028  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5029  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5030  */
5031 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5032 {
5033         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5034         unsigned long flags;
5035
5036         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5037         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5038         cfs_b->slack_started = false;
5039         if (cfs_b->distribute_running) {
5040                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5041                 return;
5042         }
5043
5044         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5045                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5046                 return;
5047         }
5048
5049         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5050                 runtime = cfs_b->runtime;
5051
5052         if (runtime)
5053                 cfs_b->distribute_running = 1;
5054
5055         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5056
5057         if (!runtime)
5058                 return;
5059
5060         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5061
5062         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5063         cfs_b->distribute_running = 0;
5064         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5065 }
5066
5067 /*
5068  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5069  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5070  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
5071  */
5072 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5073 {
5074         if (!cfs_bandwidth_used())
5075                 return;
5076
5077         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5078         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5079                 return;
5080
5081         /* ensure the group is not already throttled */
5082         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5083                 return;
5084
5085         /* update runtime allocation */
5086         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5087         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5088                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5089 }
5090
5091 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5092 {
5093         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5094
5095         if (!cfs_bandwidth_used())
5096                 return;
5097
5098         if (!tg->parent)
5099                 return;
5100
5101         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5102         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5103
5104         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5105         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
5106 }
5107
5108 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5109 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5110 {
5111         if (!cfs_bandwidth_used())
5112                 return false;
5113
5114         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5115                 return false;
5116
5117         /*
5118          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5119          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5120          */
5121         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5122                 return true;
5123
5124         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5125         return true;
5126 }
5127
5128 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5129 {
5130         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5131                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5132
5133         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5134
5135         return HRTIMER_NORESTART;
5136 }
5137
5138 extern const u64 max_cfs_quota_period;
5139
5140 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5141 {
5142         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5143                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5144         unsigned long flags;
5145         int overrun;
5146         int idle = 0;
5147         int count = 0;
5148
5149         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5150         for (;;) {
5151                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5152                 if (!overrun)
5153                         break;
5154
5155                 if (++count > 3) {
5156                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
5157
5158                         /*
5159                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
5160                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
5161                          * to fail.
5162                          */
5163                         new = old * 2;
5164                         if (new < max_cfs_quota_period) {
5165                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
5166                                 cfs_b->quota *= 2;
5167
5168                                 pr_warn_ratelimited(
5169         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5170                                         smp_processor_id(),
5171                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
5172                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5173                         } else {
5174                                 pr_warn_ratelimited(
5175         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5176                                         smp_processor_id(),
5177                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
5178                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5179                         }
5180
5181                         /* reset count so we don't come right back in here */
5182                         count = 0;
5183                 }
5184
5185                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
5186         }
5187         if (idle)
5188                 cfs_b->period_active = 0;
5189         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5190
5191         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5192 }
5193
5194 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5195 {
5196         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5197         cfs_b->runtime = 0;
5198         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5199         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5200
5201         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5202         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5203         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5204         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5205         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5206         cfs_b->distribute_running = 0;
5207         cfs_b->slack_started = false;
5208 }
5209
5210 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5211 {
5212         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5213         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5214 }
5215
5216 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5217 {
5218         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5219
5220         if (cfs_b->period_active)
5221                 return;
5222
5223         cfs_b->period_active = 1;
5224         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5225         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5226 }
5227
5228 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5229 {
5230         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5231         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5232                 return;
5233
5234         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5235         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5236 }
5237
5238 /*
5239  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5240  *
5241  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5242  * bits doesn't do much.
5243  */
5244
5245 /* cpu online calback */
5246 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5247 {
5248         struct task_group *tg;
5249
5250         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5251
5252         rcu_read_lock();
5253         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5254                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5255                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5256
5257                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5258                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5259                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5260         }
5261         rcu_read_unlock();
5262 }
5263
5264 /* cpu offline callback */
5265 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5266 {
5267         struct task_group *tg;
5268
5269         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5270
5271         rcu_read_lock();
5272         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5273                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5274
5275                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5276                         continue;
5277
5278                 /*
5279                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5280                  * there's some valid quota amount
5281                  */
5282                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5283                 /*
5284                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5285                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5286                  */
5287                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5288
5289                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5290                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5291         }
5292         rcu_read_unlock();
5293 }
5294
5295 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5296
5297 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5298 {
5299         return false;
5300 }
5301
5302 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5303 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5304 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5305 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5306 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5307
5308 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5309 {
5310         return 0;
5311 }
5312
5313 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5314 {
5315         return 0;
5316 }
5317
5318 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5319                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5320 {
5321         return 0;
5322 }
5323
5324 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5325
5326 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5327 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5328 #endif
5329
5330 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5331 {
5332         return NULL;
5333 }
5334 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5335 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5336 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5337
5338 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5339
5340 /**************************************************
5341  * CFS operations on tasks:
5342  */
5343
5344 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5345 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5346 {
5347         struct sched_entity *se = &p->se;
5348         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5349
5350         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5351
5352         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5353                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5354                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5355                 s64 delta = slice - ran;
5356
5357                 if (delta < 0) {
5358                         if (rq->curr == p)
5359                                 resched_curr(rq);
5360                         return;
5361                 }
5362                 hrtick_start(rq, delta);
5363         }
5364 }
5365
5366 /*
5367  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5368  * current task is from our class and nr_running is low enough
5369  * to matter.
5370  */
5371 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5372 {
5373         struct task_struct *curr = rq->curr;
5374
5375         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5376                 return;
5377
5378         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5379                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5380 }
5381 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5382 static inline void
5383 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5384 {
5385 }
5386
5387 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5388 {
5389 }
5390 #endif
5391
5392 #ifdef CONFIG_SMP
5393 static inline unsigned long cpu_util(int cpu);
5394
5395 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5396 {
5397         return !fits_capacity(cpu_util(cpu), capacity_of(cpu));
5398 }
5399
5400 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5401 {
5402         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
5403                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5404                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
5405         }
5406 }
5407 #else
5408 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5409 #endif
5410
5411 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
5412 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
5413 {
5414         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
5415                         rq->nr_running);
5416 }
5417
5418 #ifdef CONFIG_SMP
5419 static int sched_idle_cpu(int cpu)
5420 {
5421         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
5422 }
5423 #endif
5424
5425 /*
5426  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5427  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5428  * then put the task into the rbtree:
5429  */
5430 static void
5431 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5432 {
5433         struct cfs_rq *cfs_rq;
5434         struct sched_entity *se = &p->se;
5435         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5436
5437         /*
5438          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5439          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5440          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5441          * estimated utilization, before we update schedutil.
5442          */
5443         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5444
5445         /*
5446          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5447          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5448          * passed.
5449          */
5450         if (p->in_iowait)
5451                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5452
5453         for_each_sched_entity(se) {
5454                 if (se->on_rq)
5455                         break;
5456                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5457                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5458
5459                 cfs_rq->h_nr_running++;
5460                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5461
5462                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5463                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5464                         goto enqueue_throttle;
5465
5466                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5467         }
5468
5469         for_each_sched_entity(se) {
5470                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5471
5472                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5473                 se_update_runnable(se);
5474                 update_cfs_group(se);
5475
5476                 cfs_rq->h_nr_running++;
5477                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5478
5479                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5480                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5481                         goto enqueue_throttle;
5482         }
5483
5484 enqueue_throttle:
5485         if (!se) {
5486                 add_nr_running(rq, 1);
5487                 /*
5488                  * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5489                  * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5490                  * ability to cross the overutilized threshold, which will
5491                  * result in the load balancer ruining all the task placement
5492                  * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5493                  * for the first enqueue operation of new tasks during the
5494                  * overutilized flag detection.
5495                  *
5496                  * A better way of solving this problem would be to wait for
5497                  * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5498                  * into account, but that is not straightforward to implement,
5499                  * and the following generally works well enough in practice.
5500                  */
5501                 if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
5502                         update_overutilized_status(rq);
5503
5504         }
5505
5506         if (cfs_bandwidth_used()) {
5507                 /*
5508                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5509                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5510                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5511                  * below.
5512                  */
5513                 for_each_sched_entity(se) {
5514                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5515
5516                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5517                                 break;
5518                 }
5519         }
5520
5521         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5522
5523         hrtick_update(rq);
5524 }
5525
5526 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5527
5528 /*
5529  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5530  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5531  * update the fair scheduling stats:
5532  */
5533 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5534 {
5535         struct cfs_rq *cfs_rq;
5536         struct sched_entity *se = &p->se;
5537         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5538         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5539         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
5540
5541         for_each_sched_entity(se) {
5542                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5543                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5544
5545                 cfs_rq->h_nr_running--;
5546                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5547
5548                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5549                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5550                         goto dequeue_throttle;
5551
5552                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5553                 if (cfs_rq->load.weight) {
5554                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5555                         se = parent_entity(se);
5556                         /*
5557                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5558                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5559                          */
5560                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5561                                 set_next_buddy(se);
5562                         break;
5563                 }
5564                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5565         }
5566
5567         for_each_sched_entity(se) {
5568                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5569
5570                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5571                 se_update_runnable(se);
5572                 update_cfs_group(se);
5573
5574                 cfs_rq->h_nr_running--;
5575                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5576
5577                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5578                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5579                         goto dequeue_throttle;
5580
5581         }
5582
5583 dequeue_throttle:
5584         if (!se)
5585                 sub_nr_running(rq, 1);
5586
5587         /* balance early to pull high priority tasks */
5588         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
5589                 rq->next_balance = jiffies;
5590
5591         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5592         hrtick_update(rq);
5593 }
5594
5595 #ifdef CONFIG_SMP
5596
5597 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5598 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5599 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5600
5601 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5602
5603 static struct {
5604         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5605         atomic_t nr_cpus;
5606         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5607         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5608         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5609 } nohz ____cacheline_aligned;
5610
5611 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5612
5613 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
5614 {
5615         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
5616 }
5617
5618 /*
5619  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
5620  * @cpu: the CPU which load is requested
5621  * @p: the task which load should be discounted
5622  *
5623  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
5624  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
5625  * CPU.
5626  *
5627  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
5628  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
5629  * load.
5630  */
5631 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5632 {
5633         struct cfs_rq *cfs_rq;
5634         unsigned int load;
5635
5636         /* Task has no contribution or is new */
5637         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5638                 return cpu_load(rq);
5639
5640         cfs_rq = &rq->cfs;
5641         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
5642
5643         /* Discount task's util from CPU's util */
5644         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
5645
5646         return load;
5647 }
5648
5649 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
5650 {
5651         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
5652 }
5653
5654 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5655 {
5656         struct cfs_rq *cfs_rq;
5657         unsigned int runnable;
5658
5659         /* Task has no contribution or is new */
5660         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5661                 return cpu_runnable(rq);
5662
5663         cfs_rq = &rq->cfs;
5664         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
5665
5666         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
5667         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
5668
5669         return runnable;
5670 }
5671
5672 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5673 {
5674         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5675 }
5676
5677 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5678 {
5679         /*
5680          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5681          * jiffy will not have built up many flips.
5682          */
5683         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5684                 current->wakee_flips >>= 1;
5685                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5686         }
5687
5688         if (current->last_wakee != p) {
5689                 current->last_wakee = p;
5690                 current->wakee_flips++;
5691         }
5692 }
5693
5694 /*
5695  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5696  *
5697  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5698  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5699  *
5700  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5701  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5702  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5703  *
5704  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5705  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5706  *
5707  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5708  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5709  * socket size.
5710  */
5711 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5712 {
5713         unsigned int master = current->wakee_flips;
5714         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5715         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5716
5717         if (master < slave)
5718                 swap(master, slave);
5719         if (slave < factor || master < slave * factor)
5720                 return 0;
5721         return 1;
5722 }
5723
5724 /*
5725  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5726  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5727  * CPU.
5728  *
5729  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5730  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5731  *
5732  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5733  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5734  *                        for the overloaded case.
5735  */
5736 static int
5737 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5738 {
5739         /*
5740          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5741          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5742          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5743          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5744          *
5745          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5746          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5747          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5748          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5749          * on one CPU.
5750          */
5751         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5752                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5753
5754         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5755                 return this_cpu;
5756
5757         return nr_cpumask_bits;
5758 }
5759
5760 static int
5761 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5762                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5763 {
5764         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5765         unsigned long task_load;
5766
5767         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
5768
5769         if (sync) {
5770                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5771
5772                 if (current_load > this_eff_load)
5773                         return this_cpu;
5774
5775                 this_eff_load -= current_load;
5776         }
5777
5778         task_load = task_h_load(p);
5779
5780         this_eff_load += task_load;
5781         if (sched_feat(WA_BIAS))
5782                 this_eff_load *= 100;
5783         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5784
5785         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
5786         prev_eff_load -= task_load;
5787         if (sched_feat(WA_BIAS))
5788                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5789         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5790
5791         /*
5792          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5793          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5794          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5795          * idle.
5796          */
5797         if (sync)
5798                 prev_eff_load += 1;
5799
5800         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5801 }
5802
5803 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5804                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5805 {
5806         int target = nr_cpumask_bits;
5807
5808         if (sched_feat(WA_IDLE))
5809                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5810
5811         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5812                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5813
5814         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5815         if (target == nr_cpumask_bits)
5816                 return prev_cpu;
5817
5818         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5819         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5820         return target;
5821 }
5822
5823 static struct sched_group *
5824 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5825                   int this_cpu, int sd_flag);
5826
5827 /*
5828  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
5829  */
5830 static int
5831 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5832 {
5833         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5834         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5835         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5836         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5837         int shallowest_idle_cpu = -1;
5838         int i;
5839
5840         /* Check if we have any choice: */
5841         if (group->group_weight == 1)
5842                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5843
5844         /* Traverse only the allowed CPUs */
5845         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
5846                 if (sched_idle_cpu(i))
5847                         return i;
5848
5849                 if (available_idle_cpu(i)) {
5850                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5851                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5852                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5853                                 /*
5854                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5855                                  * has the smallest exit latency irrespective
5856                                  * of any idle timestamp.
5857                                  */
5858                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5859                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5860                                 shallowest_idle_cpu = i;
5861                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5862                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5863                                 /*
5864                                  * If equal or no active idle state, then
5865                                  * the most recently idled CPU might have
5866                                  * a warmer cache.
5867                                  */
5868                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5869                                 shallowest_idle_cpu = i;
5870                         }
5871                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5872                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
5873                         if (load < min_load) {
5874                                 min_load = load;
5875                                 least_loaded_cpu = i;
5876                         }
5877                 }
5878         }
5879
5880         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5881 }
5882
5883 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5884                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
5885 {
5886         int new_cpu = cpu;
5887
5888         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
5889                 return prev_cpu;
5890
5891         /*
5892          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
5893          * prev_cpu's last_update_time.
5894          */
5895         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
5896                 sync_entity_load_avg(&p->se);
5897
5898         while (sd) {
5899                 struct sched_group *group;
5900                 struct sched_domain *tmp;
5901                 int weight;
5902
5903                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5904                         sd = sd->child;
5905                         continue;
5906                 }
5907
5908                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5909                 if (!group) {
5910                         sd = sd->child;
5911                         continue;
5912                 }
5913
5914                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
5915                 if (new_cpu == cpu) {
5916                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
5917                         sd = sd->child;
5918                         continue;
5919                 }
5920
5921                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
5922                 cpu = new_cpu;
5923                 weight = sd->span_weight;
5924                 sd = NULL;
5925                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5926                         if (weight <= tmp->span_weight)
5927                                 break;
5928                         if (tmp->flags & sd_flag)
5929                                 sd = tmp;
5930                 }
5931         }
5932
5933         return new_cpu;
5934 }
5935
5936 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5937 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
5938 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
5939
5940 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5941 {
5942         struct sched_domain_shared *sds;
5943
5944         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5945         if (sds)
5946                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5947 }
5948
5949 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5950 {
5951         struct sched_domain_shared *sds;
5952
5953         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5954         if (sds)
5955                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5956
5957         return def;
5958 }
5959
5960 /*
5961  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5962  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5963  *
5964  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5965  * state should be fairly cheap.
5966  */
5967 void __update_idle_core(struct rq *rq)
5968 {
5969         int core = cpu_of(rq);
5970         int cpu;
5971
5972         rcu_read_lock();
5973         if (test_idle_cores(core, true))
5974                 goto unlock;
5975
5976         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5977                 if (cpu == core)
5978                         continue;
5979
5980                 if (!available_idle_cpu(cpu))
5981                         goto unlock;
5982         }
5983
5984         set_idle_cores(core, 1);
5985 unlock:
5986         rcu_read_unlock();
5987 }
5988
5989 /*
5990  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5991  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5992  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5993  */
5994 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5995 {
5996         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5997         int core, cpu;
5998
5999         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6000                 return -1;
6001
6002         if (!test_idle_cores(target, false))
6003                 return -1;
6004
6005         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6006
6007         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
6008                 bool idle = true;
6009
6010                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6011                         if (!available_idle_cpu(cpu)) {
6012                                 idle = false;
6013                                 break;
6014                         }
6015                 }
6016                 cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
6017
6018                 if (idle)
6019                         return core;
6020         }
6021
6022         /*
6023          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
6024          */
6025         set_idle_cores(target, 0);
6026
6027         return -1;
6028 }
6029
6030 /*
6031  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6032  */
6033 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
6034 {
6035         int cpu;
6036
6037         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6038                 return -1;
6039
6040         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6041                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6042                         continue;
6043                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6044                         return cpu;
6045         }
6046
6047         return -1;
6048 }
6049
6050 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6051
6052 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6053 {
6054         return -1;
6055 }
6056
6057 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
6058 {
6059         return -1;
6060 }
6061
6062 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6063
6064 /*
6065  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6066  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6067  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6068  */
6069 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6070 {
6071         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6072         struct sched_domain *this_sd;
6073         u64 avg_cost, avg_idle;
6074         u64 time;
6075         int this = smp_processor_id();
6076         int cpu, nr = INT_MAX;
6077
6078         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6079         if (!this_sd)
6080                 return -1;
6081
6082         /*
6083          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
6084          * particularly is sensitive here.
6085          */
6086         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
6087         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6088
6089         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
6090                 return -1;
6091
6092         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
6093                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6094                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6095                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6096                 else
6097                         nr = 4;
6098         }
6099
6100         time = cpu_clock(this);
6101
6102         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6103
6104         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6105                 if (!--nr)
6106                         return -1;
6107                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6108                         break;
6109         }
6110
6111         time = cpu_clock(this) - time;
6112         update_avg(&this_sd->avg_scan_cost, time);
6113
6114         return cpu;
6115 }
6116
6117 /*
6118  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
6119  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
6120  * maximize capacity.
6121  */
6122 static int
6123 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6124 {
6125         unsigned long best_cap = 0;
6126         int cpu, best_cpu = -1;
6127         struct cpumask *cpus;
6128
6129         sync_entity_load_avg(&p->se);
6130
6131         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6132         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6133
6134         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6135                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
6136
6137                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
6138                         continue;
6139                 if (task_fits_capacity(p, cpu_cap))
6140                         return cpu;
6141
6142                 if (cpu_cap > best_cap) {
6143                         best_cap = cpu_cap;
6144                         best_cpu = cpu;
6145                 }
6146         }
6147
6148         return best_cpu;
6149 }
6150
6151 /*
6152  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6153  */
6154 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6155 {
6156         struct sched_domain *sd;
6157         int i, recent_used_cpu;
6158
6159         /*
6160          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
6161          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
6162          */
6163         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6164                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
6165                 /*
6166                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
6167                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
6168                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
6169                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
6170                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
6171                  * capacity path.
6172                  */
6173                 if (!sd)
6174                         goto symmetric;
6175
6176                 i = select_idle_capacity(p, sd, target);
6177                 return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
6178         }
6179
6180 symmetric:
6181         if (available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target))
6182                 return target;
6183
6184         /*
6185          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6186          */
6187         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
6188             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)))
6189                 return prev;
6190
6191         /*
6192          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
6193          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
6194          * The assumption is that the wakee queued work for the
6195          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
6196          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
6197          * pattern is IO completions.
6198          */
6199         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
6200             prev == smp_processor_id() &&
6201             this_rq()->nr_running <= 1) {
6202                 return prev;
6203         }
6204
6205         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6206         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6207         if (recent_used_cpu != prev &&
6208             recent_used_cpu != target &&
6209             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6210             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
6211             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr)) {
6212                 /*
6213                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6214                  * candidate for the next wake:
6215                  */
6216                 p->recent_used_cpu = prev;
6217                 return recent_used_cpu;
6218         }
6219
6220         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6221         if (!sd)
6222                 return target;
6223
6224         i = select_idle_core(p, sd, target);
6225         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6226                 return i;
6227
6228         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
6229         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6230                 return i;
6231
6232         i = select_idle_smt(p, target);
6233         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6234                 return i;
6235
6236         return target;
6237 }
6238
6239 /**
6240  * Amount of capacity of a CPU that is (estimated to be) used by CFS tasks
6241  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6242  *
6243  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6244  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6245  * (ie cpu_capacity).
6246  *
6247  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6248  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6249  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6250  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6251  * (arch_scale_freq_capacity()).
6252  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6253  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6254  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6255  *
6256  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6257  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6258  * currently RUNNABLE on that CPU.
6259  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6260  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6261  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6262  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6263  *
6264  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6265  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6266  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6267  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6268  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6269  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6270  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6271  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6272  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6273  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6274  *
6275  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6276  */
6277 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6278 {
6279         struct cfs_rq *cfs_rq;
6280         unsigned int util;
6281
6282         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6283         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6284
6285         if (sched_feat(UTIL_EST))
6286                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6287
6288         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6289 }
6290
6291 /*
6292  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6293  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6294  * @p: the task which utilization should be discounted
6295  *
6296  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6297  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6298  * execution on that CPU.
6299  *
6300  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6301  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6302  * contributing to the CPU utilization.
6303  */
6304 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6305 {
6306         struct cfs_rq *cfs_rq;
6307         unsigned int util;
6308
6309         /* Task has no contribution or is new */
6310         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6311                 return cpu_util(cpu);
6312
6313         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6314         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6315
6316         /* Discount task's util from CPU's util */
6317         lsub_positive(&util, task_util(p));
6318
6319         /*
6320          * Covered cases:
6321          *
6322          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6323          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6324          *    and thus we return:
6325          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6326          *
6327          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6328          *    IDLE, then:
6329          *      cpu_util >= task_util
6330          *      cpu_util > util_est (== 0)
6331          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6332          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6333          *
6334          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6335          *      util_est > cpu_util
6336          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6337          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6338          *    considering the expected utilization of tasks already
6339          *    runnable on that CPU.
6340          *
6341          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6342          * covered by the following code when estimated utilization is
6343          * enabled.
6344          */
6345         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6346                 unsigned int estimated =
6347                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6348
6349                 /*
6350                  * Despite the following checks we still have a small window
6351                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6352                  * races with LB's detach_task():
6353                  *
6354                  *   detach_task()
6355                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6356                  *     ---------------------------------- A
6357                  *     deactivate_task()                   \
6358                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6359                  *         util_est_dequeue()              /
6360                  *     ---------------------------------- B
6361                  *
6362                  * The additional check on "current == p" it's required to
6363                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6364                  * reducing the chances for the above race.
6365                  */
6366                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6367                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6368
6369                 util = max(util, estimated);
6370         }
6371
6372         /*
6373          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6374          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6375          * the cpu_util call.
6376          */
6377         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6378 }
6379
6380 /*
6381  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6382  * to @dst_cpu.
6383  */
6384 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6385 {
6386         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6387         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6388
6389         /*
6390          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6391          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6392          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6393          * util_avg should already be correct.
6394          */
6395         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6396                 sub_positive(&util, task_util(p));
6397         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6398                 util += task_util(p);
6399
6400         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6401                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6402
6403                 /*
6404                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6405                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6406                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6407                  * cpu_util() after the task has been enqueued.
6408                  */
6409                 if (dst_cpu == cpu)
6410                         util_est += _task_util_est(p);
6411
6412                 util = max(util, util_est);
6413         }
6414
6415         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6416 }
6417
6418 /*
6419  * compute_energy(): Estimates the energy that @pd would consume if @p was
6420  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6421  * landscape of @pd's CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6422  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6423  * task.
6424  */
6425 static long
6426 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6427 {
6428         struct cpumask *pd_mask = perf_domain_span(pd);
6429         unsigned long cpu_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpumask_first(pd_mask));
6430         unsigned long max_util = 0, sum_util = 0;
6431         int cpu;
6432
6433         /*
6434          * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by CPUs
6435          * of another rd if they belong to the same pd. So, account for the
6436          * utilization of these CPUs too by masking pd with cpu_online_mask
6437          * instead of the rd span.
6438          *
6439          * If an entire pd is outside of the current rd, it will not appear in
6440          * its pd list and will not be accounted by compute_energy().
6441          */
6442         for_each_cpu_and(cpu, pd_mask, cpu_online_mask) {
6443                 unsigned long cpu_util, util_cfs = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6444                 struct task_struct *tsk = cpu == dst_cpu ? p : NULL;
6445
6446                 /*
6447                  * Busy time computation: utilization clamping is not
6448                  * required since the ratio (sum_util / cpu_capacity)
6449                  * is already enough to scale the EM reported power
6450                  * consumption at the (eventually clamped) cpu_capacity.
6451                  */
6452                 sum_util += schedutil_cpu_util(cpu, util_cfs, cpu_cap,
6453                                                ENERGY_UTIL, NULL);
6454
6455                 /*
6456                  * Performance domain frequency: utilization clamping
6457                  * must be considered since it affects the selection
6458                  * of the performance domain frequency.
6459                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
6460                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
6461                  */
6462                 cpu_util = schedutil_cpu_util(cpu, util_cfs, cpu_cap,
6463                                               FREQUENCY_UTIL, tsk);
6464                 max_util = max(max_util, cpu_util);
6465         }
6466
6467         return em_pd_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util);
6468 }
6469
6470 /*
6471  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6472  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6473  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6474  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6475  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6476  *
6477  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6478  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6479  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6480  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6481  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6482  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6483  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6484  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6485  * the best candidates of the performance domain.
6486  *
6487  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6488  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6489  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6490  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6491  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6492  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6493  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6494  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6495  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6496  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6497  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6498  *
6499  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6500  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6501  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6502  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6503  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6504  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6505  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6506  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6507  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6508  */
6509 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6510 {
6511         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
6512         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6513         unsigned long cpu_cap, util, base_energy = 0;
6514         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu;
6515         struct sched_domain *sd;
6516         struct perf_domain *pd;
6517
6518         rcu_read_lock();
6519         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6520         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6521                 goto fail;
6522
6523         /*
6524          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6525          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6526          */
6527         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6528         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6529                 sd = sd->parent;
6530         if (!sd)
6531                 goto fail;
6532
6533         sync_entity_load_avg(&p->se);
6534         if (!task_util_est(p))
6535                 goto unlock;
6536
6537         for (; pd; pd = pd->next) {
6538                 unsigned long cur_delta, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6539                 unsigned long base_energy_pd;
6540                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6541
6542                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
6543                 base_energy_pd = compute_energy(p, -1, pd);
6544                 base_energy += base_energy_pd;
6545
6546                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6547                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6548                                 continue;
6549
6550                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6551                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6552                         spare_cap = cpu_cap - util;
6553
6554                         /*
6555                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
6556                          * IOW, placing the task there would make the CPU
6557                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
6558                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
6559                          * aligned with schedutil_cpu_util().
6560                          */
6561                         util = uclamp_rq_util_with(cpu_rq(cpu), util, p);
6562                         if (!fits_capacity(util, cpu_cap))
6563                                 continue;
6564
6565                         /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6566                         if (cpu == prev_cpu) {
6567                                 prev_delta = compute_energy(p, prev_cpu, pd);
6568                                 prev_delta -= base_energy_pd;
6569                                 best_delta = min(best_delta, prev_delta);
6570                         }
6571
6572                         /*
6573                          * Find the CPU with the maximum spare capacity in
6574                          * the performance domain
6575                          */
6576                         if (spare_cap > max_spare_cap) {
6577                                 max_spare_cap = spare_cap;
6578                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6579                         }
6580                 }
6581
6582                 /* Evaluate the energy impact of using this CPU. */
6583                 if (max_spare_cap_cpu >= 0 && max_spare_cap_cpu != prev_cpu) {
6584                         cur_delta = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, pd);
6585                         cur_delta -= base_energy_pd;
6586                         if (cur_delta < best_delta) {
6587                                 best_delta = cur_delta;
6588                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6589                         }
6590                 }
6591         }
6592 unlock:
6593         rcu_read_unlock();
6594
6595         /*
6596          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6597          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6598          */
6599         if (prev_delta == ULONG_MAX)
6600                 return best_energy_cpu;
6601
6602         if ((prev_delta - best_delta) > ((prev_delta + base_energy) >> 4))
6603                 return best_energy_cpu;
6604
6605         return prev_cpu;
6606
6607 fail:
6608         rcu_read_unlock();
6609
6610         return -1;
6611 }
6612
6613 /*
6614  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6615  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6616  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6617  *
6618  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6619  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6620  *
6621  * Returns the target CPU number.
6622  *
6623  * preempt must be disabled.
6624  */
6625 static int
6626 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6627 {
6628         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6629         int cpu = smp_processor_id();
6630         int new_cpu = prev_cpu;
6631         int want_affine = 0;
6632         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6633
6634         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6635                 record_wakee(p);
6636
6637                 if (sched_energy_enabled()) {
6638                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6639                         if (new_cpu >= 0)
6640                                 return new_cpu;
6641                         new_cpu = prev_cpu;
6642                 }
6643
6644                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
6645         }
6646
6647         rcu_read_lock();
6648         for_each_domain(cpu, tmp) {
6649                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6650                         break;
6651
6652                 /*
6653                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6654                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6655                  */
6656                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6657                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6658                         if (cpu != prev_cpu)
6659                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6660
6661                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6662                         break;
6663                 }
6664
6665                 if (tmp->flags & sd_flag)
6666                         sd = tmp;
6667                 else if (!want_affine)
6668                         break;
6669         }
6670
6671         if (unlikely(sd)) {
6672                 /* Slow path */
6673                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6674         } else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) { /* XXX always ? */
6675                 /* Fast path */
6676
6677                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6678
6679                 if (want_affine)
6680                         current->recent_used_cpu = cpu;
6681         }
6682         rcu_read_unlock();
6683
6684         return new_cpu;
6685 }
6686
6687 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6688
6689 /*
6690  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6691  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6692  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6693  */
6694 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6695 {
6696         /*
6697          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6698          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6699          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6700          * the task on the new runqueue.
6701          */
6702         if (p->state == TASK_WAKING) {
6703                 struct sched_entity *se = &p->se;
6704                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6705                 u64 min_vruntime;
6706
6707 #ifndef CONFIG_64BIT
6708                 u64 min_vruntime_copy;
6709
6710                 do {
6711                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6712                         smp_rmb();
6713                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6714                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6715 #else
6716                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6717 #endif
6718
6719                 se->vruntime -= min_vruntime;
6720         }
6721
6722         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6723                 /*
6724                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6725                  * rq->lock and can modify state directly.
6726                  */
6727                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6728                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6729
6730         } else {
6731                 /*
6732                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6733                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6734                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6735                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6736                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6737                  * sounds not bad.
6738                  */
6739                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6740         }
6741
6742         /* Tell new CPU we are migrated */
6743         p->se.avg.last_update_time = 0;
6744
6745         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6746         p->se.exec_start = 0;
6747
6748         update_scan_period(p, new_cpu);
6749 }
6750
6751 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6752 {
6753         remove_entity_load_avg(&p->se);
6754 }
6755
6756 static int
6757 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6758 {
6759         if (rq->nr_running)
6760                 return 1;
6761
6762         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
6763 }
6764 #endif /* CONFIG_SMP */
6765
6766 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6767 {
6768         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6769
6770         /*
6771          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6772          * to virtual-time in his units.
6773          *
6774          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6775          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6776          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6777          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6778          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6779          *
6780          * This is especially important for buddies when the leftmost
6781          * task is higher priority than the buddy.
6782          */
6783         return calc_delta_fair(gran, se);
6784 }
6785
6786 /*
6787  * Should 'se' preempt 'curr'.
6788  *
6789  *             |s1
6790  *        |s2
6791  *   |s3
6792  *         g
6793  *      |<--->|c
6794  *
6795  *  w(c, s1) = -1
6796  *  w(c, s2) =  0
6797  *  w(c, s3) =  1
6798  *
6799  */
6800 static int
6801 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6802 {
6803         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6804
6805         if (vdiff <= 0)
6806                 return -1;
6807
6808         gran = wakeup_gran(se);
6809         if (vdiff > gran)
6810                 return 1;
6811
6812         return 0;
6813 }
6814
6815 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6816 {
6817         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6818                 return;
6819
6820         for_each_sched_entity(se) {
6821                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6822                         return;
6823                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6824         }
6825 }
6826
6827 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6828 {
6829         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6830                 return;
6831
6832         for_each_sched_entity(se) {
6833                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6834                         return;
6835                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6836         }
6837 }
6838
6839 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6840 {
6841         for_each_sched_entity(se)
6842                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6843 }
6844
6845 /*
6846  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6847  */
6848 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6849 {
6850         struct task_struct *curr = rq->curr;
6851         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6852         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6853         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6854         int next_buddy_marked = 0;
6855
6856         if (unlikely(se == pse))
6857                 return;
6858
6859         /*
6860          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6861          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6862          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6863          * next-buddy nomination below.
6864          */
6865         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6866                 return;
6867
6868         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6869                 set_next_buddy(pse);
6870                 next_buddy_marked = 1;
6871         }
6872
6873         /*
6874          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6875          * wake up path.
6876          *
6877          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6878          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6879          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6880          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6881          * below.
6882          */
6883         if (test_tsk_need_resched(curr))
6884                 return;
6885
6886         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6887         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
6888             likely(!task_has_idle_policy(p)))
6889                 goto preempt;
6890
6891         /*
6892          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6893          * is driven by the tick):
6894          */
6895         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6896                 return;
6897
6898         find_matching_se(&se, &pse);
6899         update_curr(cfs_rq_of(se));
6900         BUG_ON(!pse);
6901         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6902                 /*
6903                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6904                  * triggering this preemption.
6905                  */
6906                 if (!next_buddy_marked)
6907                         set_next_buddy(pse);
6908                 goto preempt;
6909         }
6910
6911         return;
6912
6913 preempt:
6914         resched_curr(rq);
6915         /*
6916          * Only set the backward buddy when the current task is still
6917          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6918          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6919          * point, either of which can * drop the rq lock.
6920          *
6921          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6922          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6923          */
6924         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6925                 return;
6926
6927         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6928                 set_last_buddy(se);
6929 }
6930
6931 struct task_struct *
6932 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6933 {
6934         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6935         struct sched_entity *se;
6936         struct task_struct *p;
6937         int new_tasks;
6938
6939 again:
6940         if (!sched_fair_runnable(rq))
6941                 goto idle;
6942
6943 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6944         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
6945                 goto simple;
6946
6947         /*
6948          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6949          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6950          *
6951          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6952          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6953          */
6954
6955         do {
6956                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6957
6958                 /*
6959                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6960                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6961                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6962                  * forget we've ever seen it.
6963                  */
6964                 if (curr) {
6965                         if (curr->on_rq)
6966                                 update_curr(cfs_rq);
6967                         else
6968                                 curr = NULL;
6969
6970                         /*
6971                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6972                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6973                          * Therefore the nr_running test will indeed
6974                          * be correct.
6975                          */
6976                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6977                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6978
6979                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6980                                         goto idle;
6981
6982                                 goto simple;
6983                         }
6984                 }
6985
6986                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6987                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6988         } while (cfs_rq);
6989
6990         p = task_of(se);
6991
6992         /*
6993          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6994          * is a different task than we started out with, try and touch the
6995          * least amount of cfs_rqs.
6996          */
6997         if (prev != p) {
6998                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6999
7000                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7001                         int se_depth = se->depth;
7002                         int pse_depth = pse->depth;
7003
7004                         if (se_depth <= pse_depth) {
7005                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7006                                 pse = parent_entity(pse);
7007                         }
7008                         if (se_depth >= pse_depth) {
7009                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7010                                 se = parent_entity(se);
7011                         }
7012                 }
7013
7014                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7015                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7016         }
7017
7018         goto done;
7019 simple:
7020 #endif
7021         if (prev)
7022                 put_prev_task(rq, prev);
7023
7024         do {
7025                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7026                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7027                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7028         } while (cfs_rq);
7029
7030         p = task_of(se);
7031
7032 done: __maybe_unused;
7033 #ifdef CONFIG_SMP
7034         /*
7035          * Move the next running task to the front of
7036          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7037          * one.
7038          */
7039         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7040 #endif
7041
7042         if (hrtick_enabled(rq))
7043                 hrtick_start_fair(rq, p);
7044
7045         update_misfit_status(p, rq);
7046
7047         return p;
7048
7049 idle:
7050         if (!rf)
7051                 return NULL;
7052
7053         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
7054
7055         /*
7056          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7057          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7058          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7059          */
7060         if (new_tasks < 0)
7061                 return RETRY_TASK;
7062
7063         if (new_tasks > 0)
7064                 goto again;
7065
7066         /*
7067          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7068          * lost_idle_time of clock_pelt
7069          */
7070         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7071
7072         return NULL;
7073 }
7074
7075 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
7076 {
7077         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
7078 }
7079
7080 /*
7081  * Account for a descheduled task:
7082  */
7083 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7084 {
7085         struct sched_entity *se = &prev->se;
7086         struct cfs_rq *cfs_rq;
7087
7088         for_each_sched_entity(se) {
7089                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7090                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7091         }
7092 }
7093
7094 /*
7095  * sched_yield() is very simple
7096  *
7097  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7098  */
7099 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7100 {
7101         struct task_struct *curr = rq->curr;
7102         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7103         struct sched_entity *se = &curr->se;
7104
7105         /*
7106          * Are we the only task in the tree?
7107          */
7108         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7109                 return;
7110
7111         clear_buddies(cfs_rq, se);
7112
7113         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7114                 update_rq_clock(rq);
7115                 /*
7116                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7117                  */
7118                 update_curr(cfs_rq);
7119                 /*
7120                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7121                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7122                  * and double the fastpath cost.
7123                  */
7124                 rq_clock_skip_update(rq);
7125         }
7126
7127         set_skip_buddy(se);
7128 }
7129
7130 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
7131 {
7132         struct sched_entity *se = &p->se;
7133
7134         /* throttled hierarchies are not runnable */
7135         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7136                 return false;
7137
7138         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7139         set_next_buddy(se);
7140
7141         yield_task_fair(rq);
7142
7143         return true;
7144 }
7145
7146 #ifdef CONFIG_SMP
7147 /**************************************************
7148  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7149  *
7150  * BASICS
7151  *
7152  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7153  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7154  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7155  *
7156  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7157  *
7158  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7159  * W_i,0 is defined as:
7160  *
7161  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7162  *
7163  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7164  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7165  *
7166  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7167  * weight:
7168  *
7169  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7170  *
7171  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7172  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7173  * can also include other factors [XXX].
7174  *
7175  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7176  * directly from (1):
7177  *
7178  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7179  *
7180  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7181  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7182  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7183  *
7184  * [XXX expand on:
7185  *     - infeasible weights;
7186  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7187  *
7188  *
7189  * SCHED DOMAINS
7190  *
7191  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7192  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7193  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7194  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7195  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7196  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7197  * the groups.
7198  *
7199  * This yields:
7200  *
7201  *     log_2 n     1     n
7202  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7203  *     i = 0      2^i   2^i
7204  *                               `- size of each group
7205  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7206  *         |         `- freq
7207  *         `- sum over all levels
7208  *
7209  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7210  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7211  *
7212  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7213  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7214  *
7215  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7216  *
7217  *             log_2 n
7218  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7219  *             k = 0
7220  *
7221  * And you'll find that:
7222  *
7223  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7224  *
7225  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7226  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7227  * of:
7228  *
7229  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7230  *
7231  *
7232  * WORK CONSERVING
7233  *
7234  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7235  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7236  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7237  *
7238  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7239  * time.
7240  *
7241  * [XXX more?]
7242  *
7243  *
7244  * CGROUPS
7245  *
7246  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7247  *
7248  *                                s_k,i
7249  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7250  *                                 S_k
7251  *
7252  * Where
7253  *
7254  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7255  *
7256  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7257  *
7258  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7259  * property.
7260  *
7261  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7262  *      rewrite all of this once again.]
7263  */
7264
7265 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7266
7267 enum fbq_type { regular, remote, all };
7268
7269 /*
7270  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
7271  *
7272  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
7273  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
7274  * group. See update_sd_pick_busiest().
7275  */
7276 enum group_type {
7277         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
7278         group_has_spare = 0,
7279         /*
7280          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
7281          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
7282          */
7283         group_fully_busy,
7284         /*
7285          * SD_ASYM_CPUCAPACITY only: One task doesn't fit with CPU's capacity
7286          * and must be migrated to a more powerful CPU.
7287          */
7288         group_misfit_task,
7289         /*
7290          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
7291          * and the task should be migrated to it instead of running on the
7292          * current CPU.
7293          */
7294         group_asym_packing,
7295         /*
7296          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
7297          * from balancing the load across the system.
7298          */
7299         group_imbalanced,
7300         /*
7301          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
7302          * tasks.
7303          */
7304         group_overloaded
7305 };
7306
7307 enum migration_type {
7308         migrate_load = 0,
7309         migrate_util,
7310         migrate_task,
7311         migrate_misfit
7312 };
7313
7314 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7315 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7316 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7317 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7318 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
7319 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
7320
7321 struct lb_env {
7322         struct sched_domain     *sd;
7323
7324         struct rq               *src_rq;
7325         int                     src_cpu;
7326
7327         int                     dst_cpu;
7328         struct rq               *dst_rq;
7329
7330         struct cpumask          *dst_grpmask;
7331         int                     new_dst_cpu;
7332         enum cpu_idle_type      idle;
7333         long                    imbalance;
7334         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7335         struct cpumask          *cpus;
7336
7337         unsigned int            flags;
7338
7339         unsigned int            loop;
7340         unsigned int            loop_break;
7341         unsigned int            loop_max;
7342
7343         enum fbq_type           fbq_type;
7344         enum migration_type     migration_type;
7345         struct list_head        tasks;
7346 };
7347
7348 /*
7349  * Is this task likely cache-hot:
7350  */
7351 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7352 {
7353         s64 delta;
7354
7355         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7356
7357         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7358                 return 0;
7359
7360         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7361                 return 0;
7362
7363         /*
7364          * Buddy candidates are cache hot:
7365          */
7366         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7367                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7368                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7369                 return 1;
7370
7371         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7372                 return 1;
7373         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7374                 return 0;
7375
7376         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7377
7378         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7379 }
7380
7381 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7382 /*
7383  * Returns 1, if task migration degrades locality
7384  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7385  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7386  */
7387 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7388 {
7389         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7390         unsigned long src_weight, dst_weight;
7391         int src_nid, dst_nid, dist;
7392
7393         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7394                 return -1;
7395
7396         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7397                 return -1;
7398
7399         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7400         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7401
7402         if (src_nid == dst_nid)
7403                 return -1;
7404
7405         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7406         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7407                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7408                         return 1;
7409                 else
7410                         return -1;
7411         }
7412
7413         /* Encourage migration to the preferred node. */
7414         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7415                 return 0;
7416
7417         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7418         if (env->idle == CPU_IDLE)
7419                 return -1;
7420
7421         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7422         if (numa_group) {
7423                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7424                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7425         } else {
7426                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7427                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7428         }
7429
7430         return dst_weight < src_weight;
7431 }
7432
7433 #else
7434 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7435                                              struct lb_env *env)
7436 {
7437         return -1;
7438 }
7439 #endif
7440
7441 /*
7442  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7443  */
7444 static
7445 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7446 {
7447         int tsk_cache_hot;
7448
7449         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7450
7451         /*
7452          * We do not migrate tasks that are:
7453          * 1) throttled_lb_pair, or
7454          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
7455          * 3) running (obviously), or
7456          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7457          */
7458         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7459                 return 0;
7460
7461         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
7462                 int cpu;
7463
7464                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7465
7466                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7467
7468                 /*
7469                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7470                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7471                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7472                  *
7473                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7474                  * already computed one in current iteration.
7475                  */
7476                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7477                         return 0;
7478
7479                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7480                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7481                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7482                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7483                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7484                                 break;
7485                         }
7486                 }
7487
7488                 return 0;
7489         }
7490
7491         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7492         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7493
7494         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7495                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7496                 return 0;
7497         }
7498
7499         /*
7500          * Aggressive migration if:
7501          * 1) destination numa is preferred
7502          * 2) task is cache cold, or
7503          * 3) too many balance attempts have failed.
7504          */
7505         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7506         if (tsk_cache_hot == -1)
7507                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7508
7509         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7510             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7511                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7512                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7513                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7514                 }
7515                 return 1;
7516         }
7517
7518         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7519         return 0;
7520 }
7521
7522 /*
7523  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7524  */
7525 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7526 {
7527         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7528
7529         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7530         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7531 }
7532
7533 /*
7534  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7535  * part of active balancing operations within "domain".
7536  *
7537  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7538  */
7539 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7540 {
7541         struct task_struct *p;
7542
7543         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7544
7545         list_for_each_entry_reverse(p,
7546                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7547                 if (!can_migrate_task(p, env))
7548                         continue;
7549
7550                 detach_task(p, env);
7551
7552                 /*
7553                  * Right now, this is only the second place where
7554                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7555                  * so we can safely collect stats here rather than
7556                  * inside detach_tasks().
7557                  */
7558                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7559                 return p;
7560         }
7561         return NULL;
7562 }
7563
7564 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7565
7566 /*
7567  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
7568  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7569  *
7570  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7571  */
7572 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7573 {
7574         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7575         unsigned long util, load;
7576         struct task_struct *p;
7577         int detached = 0;
7578
7579         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7580
7581         if (env->imbalance <= 0)
7582                 return 0;
7583
7584         while (!list_empty(tasks)) {
7585                 /*
7586                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7587                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7588                  */
7589                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7590                         break;
7591
7592                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7593
7594                 env->loop++;
7595                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7596                 if (env->loop > env->loop_max)
7597                         break;
7598
7599                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7600                 if (env->loop > env->loop_break) {
7601                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7602                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7603                         break;
7604                 }
7605
7606                 if (!can_migrate_task(p, env))
7607                         goto next;
7608
7609                 switch (env->migration_type) {
7610                 case migrate_load:
7611                         load = task_h_load(p);
7612
7613                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
7614                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7615                                 goto next;
7616
7617                         /*
7618                          * Make sure that we don't migrate too much load.
7619                          * Nevertheless, let relax the constraint if
7620                          * scheduler fails to find a good waiting task to
7621                          * migrate.
7622                          */
7623                         if (load/2 > env->imbalance &&
7624                             env->sd->nr_balance_failed <= env->sd->cache_nice_tries)
7625                                 goto next;
7626
7627                         env->imbalance -= load;
7628                         break;
7629
7630                 case migrate_util:
7631                         util = task_util_est(p);
7632
7633                         if (util > env->imbalance)
7634                                 goto next;
7635
7636                         env->imbalance -= util;
7637                         break;
7638
7639                 case migrate_task:
7640                         env->imbalance--;
7641                         break;
7642
7643                 case migrate_misfit:
7644                         /* This is not a misfit task */
7645                         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(env->src_cpu)))
7646                                 goto next;
7647
7648                         env->imbalance = 0;
7649                         break;
7650                 }
7651
7652                 detach_task(p, env);
7653                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7654
7655                 detached++;
7656
7657 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
7658                 /*
7659                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7660                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7661                  * the critical section.
7662                  */
7663                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7664                         break;
7665 #endif
7666
7667                 /*
7668                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7669                  * load/util/tasks.
7670                  */
7671                 if (env->imbalance <= 0)
7672                         break;
7673
7674                 continue;
7675 next:
7676                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7677         }
7678
7679         /*
7680          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7681          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7682          * than inside detach_one_task().
7683          */
7684         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7685
7686         return detached;
7687 }
7688
7689 /*
7690  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7691  */
7692 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7693 {
7694         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7695
7696         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7697         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7698         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7699 }
7700
7701 /*
7702  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7703  * its new rq.
7704  */
7705 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7706 {
7707         struct rq_flags rf;
7708
7709         rq_lock(rq, &rf);
7710         update_rq_clock(rq);
7711         attach_task(rq, p);
7712         rq_unlock(rq, &rf);
7713 }
7714
7715 /*
7716  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7717  * new rq.
7718  */
7719 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7720 {
7721         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7722         struct task_struct *p;
7723         struct rq_flags rf;
7724
7725         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7726         update_rq_clock(env->dst_rq);
7727
7728         while (!list_empty(tasks)) {
7729                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7730                 list_del_init(&p->se.group_node);
7731
7732                 attach_task(env->dst_rq, p);
7733         }
7734
7735         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7736 }
7737
7738 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7739 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7740 {
7741         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7742                 return true;
7743
7744         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7745                 return true;
7746
7747         return false;
7748 }
7749
7750 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
7751 {
7752         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
7753                 return true;
7754
7755         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
7756                 return true;
7757
7758         if (thermal_load_avg(rq))
7759                 return true;
7760
7761 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
7762         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
7763                 return true;
7764 #endif
7765
7766         return false;
7767 }
7768
7769 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
7770 {
7771         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7772
7773         if (!has_blocked)
7774                 rq->has_blocked_load = 0;
7775 }
7776 #else
7777 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
7778 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
7779 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
7780 #endif
7781
7782 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
7783 {
7784         const struct sched_class *curr_class;
7785         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
7786         unsigned long thermal_pressure;
7787         bool decayed;
7788
7789         /*
7790          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
7791          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
7792          */
7793         curr_class = rq->curr->sched_class;
7794
7795         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
7796
7797         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
7798                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
7799                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
7800                   update_irq_load_avg(rq, 0);
7801
7802         if (others_have_blocked(rq))
7803                 *done = false;
7804
7805         return decayed;
7806 }
7807
7808 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7809
7810 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7811 {
7812         if (cfs_rq->load.weight)
7813                 return false;
7814
7815         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7816                 return false;
7817
7818         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7819                 return false;
7820
7821         if (cfs_rq->avg.runnable_sum)
7822                 return false;
7823
7824         return true;
7825 }
7826
7827 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
7828 {
7829         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7830         bool decayed = false;
7831         int cpu = cpu_of(rq);
7832
7833         /*
7834          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7835          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7836          */
7837         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7838                 struct sched_entity *se;
7839
7840                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
7841                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7842
7843                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
7844                                 decayed = true;
7845                 }
7846
7847                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7848                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7849                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7850                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7851
7852                 /*
7853                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7854                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7855                  */
7856                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7857                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7858
7859                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7860                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7861                         *done = false;
7862         }
7863
7864         return decayed;
7865 }
7866
7867 /*
7868  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7869  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7870  * group is a fraction of its parents load.
7871  */
7872 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7873 {
7874         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7875         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7876         unsigned long now = jiffies;
7877         unsigned long load;
7878
7879         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7880                 return;
7881
7882         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
7883         for_each_sched_entity(se) {
7884                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7885                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
7886                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7887                         break;
7888         }
7889
7890         if (!se) {
7891                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7892                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7893         }
7894
7895         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
7896                 load = cfs_rq->h_load;
7897                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7898                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7899                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7900                 cfs_rq->h_load = load;
7901                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7902         }
7903 }
7904
7905 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7906 {
7907         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7908
7909         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7910         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7911                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7912 }
7913 #else
7914 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
7915 {
7916         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7917         bool decayed;
7918
7919         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
7920         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7921                 *done = false;
7922
7923         return decayed;
7924 }
7925
7926 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7927 {
7928         return p->se.avg.load_avg;
7929 }
7930 #endif
7931
7932 static void update_blocked_averages(int cpu)
7933 {
7934         bool decayed = false, done = true;
7935         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7936         struct rq_flags rf;
7937
7938         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7939         update_rq_clock(rq);
7940
7941         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
7942         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
7943
7944         update_blocked_load_status(rq, !done);
7945         if (decayed)
7946                 cpufreq_update_util(rq, 0);
7947         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7948 }
7949
7950 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7951
7952 /*
7953  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7954  */
7955 struct sg_lb_stats {
7956         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7957         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7958         unsigned long group_capacity;
7959         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
7960         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
7961         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
7962         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
7963         unsigned int idle_cpus;
7964         unsigned int group_weight;
7965         enum group_type group_type;
7966         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
7967         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
7968 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7969         unsigned int nr_numa_running;
7970         unsigned int nr_preferred_running;
7971 #endif
7972 };
7973
7974 /*
7975  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7976  *               during load balancing.
7977  */
7978 struct sd_lb_stats {
7979         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7980         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7981         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7982         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7983         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7984         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
7985
7986         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7987         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7988 };
7989
7990 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7991 {
7992         /*
7993          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7994          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7995          * We must however set busiest_stat::group_type and
7996          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
7997          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
7998          */
7999         *sds = (struct sd_lb_stats){
8000                 .busiest = NULL,
8001                 .local = NULL,
8002                 .total_load = 0UL,
8003                 .total_capacity = 0UL,
8004                 .busiest_stat = {
8005                         .idle_cpus = UINT_MAX,
8006                         .group_type = group_has_spare,
8007                 },
8008         };
8009 }
8010
8011 static unsigned long scale_rt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8012 {
8013         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8014         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8015         unsigned long used, free;
8016         unsigned long irq;
8017
8018         irq = cpu_util_irq(rq);
8019
8020         if (unlikely(irq >= max))
8021                 return 1;
8022
8023         /*
8024          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
8025          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
8026          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
8027          * average uses the actual delta max capacity(load).
8028          */
8029         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
8030         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
8031         used += thermal_load_avg(rq);
8032
8033         if (unlikely(used >= max))
8034                 return 1;
8035
8036         free = max - used;
8037
8038         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
8039 }
8040
8041 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8042 {
8043         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(sd, cpu);
8044         struct sched_group *sdg = sd->groups;
8045
8046         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8047
8048         if (!capacity)
8049                 capacity = 1;
8050
8051         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
8052         sdg->sgc->capacity = capacity;
8053         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
8054         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
8055 }
8056
8057 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8058 {
8059         struct sched_domain *child = sd->child;
8060         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
8061         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
8062         unsigned long interval;
8063
8064         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8065         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8066         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8067
8068         if (!child) {
8069                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8070                 return;
8071         }
8072
8073         capacity = 0;
8074         min_capacity = ULONG_MAX;
8075         max_capacity = 0;
8076
8077         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8078                 /*
8079                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8080                  * span the current group.
8081                  */
8082
8083                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
8084                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
8085
8086                         capacity += cpu_cap;
8087                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
8088                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
8089                 }
8090         } else  {
8091                 /*
8092                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8093                  * span the current group.
8094                  */
8095
8096                 group = child->groups;
8097                 do {
8098                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8099
8100                         capacity += sgc->capacity;
8101                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8102                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8103                         group = group->next;
8104                 } while (group != child->groups);
8105         }
8106
8107         sdg->sgc->capacity = capacity;
8108         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8109         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8110 }
8111
8112 /*
8113  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8114  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8115  * Return true is the capacity is reduced
8116  */
8117 static inline int
8118 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8119 {
8120         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8121                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8122 }
8123
8124 /*
8125  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
8126  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
8127  * the task's current CPU is heavily pressured.
8128  */
8129 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8130 {
8131         return rq->misfit_task_load &&
8132                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
8133                  check_cpu_capacity(rq, sd));
8134 }
8135
8136 /*
8137  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8138  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
8139  *
8140  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8141  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8142  * Something like:
8143  *
8144  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8145  *              *     * * *
8146  *
8147  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8148  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8149  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8150  *
8151  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8152  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8153  * moving tasks due to affinity constraints.
8154  *
8155  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8156  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8157  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8158  * to create an effective group imbalance.
8159  *
8160  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8161  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8162  * subtle and fragile situation.
8163  */
8164
8165 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8166 {
8167         return group->sgc->imbalance;
8168 }
8169
8170 /*
8171  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8172  * be used by some tasks.
8173  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8174  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8175  * available capacity for CFS tasks.
8176  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8177  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8178  * capacity in meaningful for the load balancer.
8179  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8180  * any benefit for the load balance.
8181  */
8182 static inline bool
8183 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8184 {
8185         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8186                 return true;
8187
8188         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8189                         (sgs->group_runnable * 100))
8190                 return false;
8191
8192         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8193                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8194                 return true;
8195
8196         return false;
8197 }
8198
8199 /*
8200  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8201  *  handle.
8202  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8203  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8204  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8205  *  false.
8206  */
8207 static inline bool
8208 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8209 {
8210         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8211                 return false;
8212
8213         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8214                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8215                 return true;
8216
8217         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8218                         (sgs->group_runnable * 100))
8219                 return true;
8220
8221         return false;
8222 }
8223
8224 /*
8225  * group_smaller_min_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8226  * per-CPU capacity than sched_group ref.
8227  */
8228 static inline bool
8229 group_smaller_min_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8230 {
8231         return fits_capacity(sg->sgc->min_capacity, ref->sgc->min_capacity);
8232 }
8233
8234 /*
8235  * group_smaller_max_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8236  * per-CPU capacity_orig than sched_group ref.
8237  */
8238 static inline bool
8239 group_smaller_max_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8240 {
8241         return fits_capacity(sg->sgc->max_capacity, ref->sgc->max_capacity);
8242 }
8243
8244 static inline enum
8245 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
8246                           struct sched_group *group,
8247                           struct sg_lb_stats *sgs)
8248 {
8249         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
8250                 return group_overloaded;
8251
8252         if (sg_imbalanced(group))
8253                 return group_imbalanced;
8254
8255         if (sgs->group_asym_packing)
8256                 return group_asym_packing;
8257
8258         if (sgs->group_misfit_task_load)
8259                 return group_misfit_task;
8260
8261         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
8262                 return group_fully_busy;
8263
8264         return group_has_spare;
8265 }
8266
8267 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
8268 {
8269 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8270         unsigned int cpu = rq->cpu;
8271
8272         if (!rq->has_blocked_load)
8273                 return false;
8274
8275         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
8276                 return false;
8277
8278         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
8279                 return true;
8280
8281         update_blocked_averages(cpu);
8282
8283         return rq->has_blocked_load;
8284 #else
8285         return false;
8286 #endif
8287 }
8288
8289 /**
8290  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8291  * @env: The load balancing environment.
8292  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8293  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8294  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
8295  */
8296 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8297                                       struct sched_group *group,
8298                                       struct sg_lb_stats *sgs,
8299                                       int *sg_status)
8300 {
8301         int i, nr_running, local_group;
8302
8303         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8304
8305         local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(group));
8306
8307         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8308                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8309
8310                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
8311                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
8312
8313                 sgs->group_load += cpu_load(rq);
8314                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8315                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
8316                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8317
8318                 nr_running = rq->nr_running;
8319                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8320
8321                 if (nr_running > 1)
8322                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8323
8324                 if (cpu_overutilized(i))
8325                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
8326
8327 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8328                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8329                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8330 #endif
8331                 /*
8332                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8333                  */
8334                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
8335                         sgs->idle_cpus++;
8336                         /* Idle cpu can't have misfit task */
8337                         continue;
8338                 }
8339
8340                 if (local_group)
8341                         continue;
8342
8343                 /* Check for a misfit task on the cpu */
8344                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8345                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8346                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8347                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8348                 }
8349         }
8350
8351         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
8352         if (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
8353             env->idle != CPU_NOT_IDLE &&
8354             sgs->sum_h_nr_running &&
8355             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu)) {
8356                 sgs->group_asym_packing = 1;
8357         }
8358
8359         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8360
8361         sgs->group_weight = group->group_weight;
8362
8363         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
8364
8365         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
8366         if (sgs->group_type == group_overloaded)
8367                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8368                                 sgs->group_capacity;
8369 }
8370
8371 /**
8372  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8373  * @env: The load balancing environment.
8374  * @sds: sched_domain statistics
8375  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8376  * @sgs: sched_group statistics
8377  *
8378  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8379  * busiest group.
8380  *
8381  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8382  * busiest group. %false otherwise.
8383  */
8384 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8385                                    struct sd_lb_stats *sds,
8386                                    struct sched_group *sg,
8387                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8388 {
8389         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8390
8391         /* Make sure that there is at least one task to pull */
8392         if (!sgs->sum_h_nr_running)
8393                 return false;
8394
8395         /*
8396          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8397          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8398          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8399          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8400          */
8401         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8402             (!group_smaller_max_cpu_capacity(sg, sds->local) ||
8403              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
8404                 return false;
8405
8406         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8407                 return true;
8408
8409         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8410                 return false;
8411
8412         /*
8413          * The candidate and the current busiest group are the same type of
8414          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
8415          */
8416
8417         switch (sgs->group_type) {
8418         case group_overloaded:
8419                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
8420                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8421                         return false;
8422                 break;
8423
8424         case group_imbalanced:
8425                 /*
8426                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
8427                  * choose one more than another.
8428                  */
8429                 return false;
8430
8431         case group_asym_packing:
8432                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8433                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
8434                         return false;
8435                 break;
8436
8437         case group_misfit_task:
8438                 /*
8439                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
8440                  * misfit.
8441                  */
8442                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8443                         return false;
8444                 break;
8445
8446         case group_fully_busy:
8447                 /*
8448                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
8449                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
8450                  * group because tasks have all compute capacity that they need
8451                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
8452                  * contention when accessing shared HW resources.
8453                  *
8454                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
8455                  * select the 1st one.
8456                  */
8457                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8458                         return false;
8459                 break;
8460
8461         case group_has_spare:
8462                 /*
8463                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
8464                  * and highest number of running tasks. We could also compare
8465                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
8466                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
8467                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
8468                  */
8469                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
8470                         return false;
8471                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
8472                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
8473                         return false;
8474
8475                 break;
8476         }
8477
8478         /*
8479          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
8480          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
8481          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
8482          * considered.
8483          */
8484         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
8485             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
8486             (group_smaller_min_cpu_capacity(sds->local, sg)))
8487                 return false;
8488
8489         return true;
8490 }
8491
8492 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8493 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8494 {
8495         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8496                 return regular;
8497         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8498                 return remote;
8499         return all;
8500 }
8501
8502 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8503 {
8504         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8505                 return regular;
8506         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8507                 return remote;
8508         return all;
8509 }
8510 #else
8511 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8512 {
8513         return all;
8514 }
8515
8516 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8517 {
8518         return regular;
8519 }
8520 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8521
8522
8523 struct sg_lb_stats;
8524
8525 /*
8526  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
8527  */
8528
8529 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
8530 {
8531         /* Task has no contribution or is new */
8532         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
8533                 return 0;
8534
8535         if (task_on_rq_queued(p))
8536                 return 1;
8537
8538         return 0;
8539 }
8540
8541 /**
8542  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
8543  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
8544  * @p: task which should be ignored.
8545  *
8546  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
8547  */
8548 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
8549 {
8550         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8551
8552         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
8553                 return 0;
8554
8555         /*
8556          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
8557          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
8558          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
8559          */
8560
8561 #ifdef CONFIG_SMP
8562         if (!llist_empty(&rq->wake_list))
8563                 return 0;
8564 #endif
8565
8566         return 1;
8567 }
8568
8569 /*
8570  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
8571  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
8572  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8573  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8574  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
8575  */
8576 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
8577                                           struct sched_group *group,
8578                                           struct sg_lb_stats *sgs,
8579                                           struct task_struct *p)
8580 {
8581         int i, nr_running;
8582
8583         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8584
8585         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
8586                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8587                 unsigned int local;
8588
8589                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
8590                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
8591                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
8592                 local = task_running_on_cpu(i, p);
8593                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
8594
8595                 nr_running = rq->nr_running - local;
8596                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8597
8598                 /*
8599                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
8600                  */
8601                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
8602                         sgs->idle_cpus++;
8603
8604         }
8605
8606         /* Check if task fits in the group */
8607         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8608             !task_fits_capacity(p, group->sgc->max_capacity)) {
8609                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
8610         }
8611
8612         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8613
8614         sgs->group_weight = group->group_weight;
8615
8616         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
8617
8618         /*
8619          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
8620          * overloaded
8621          */
8622         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
8623                 sgs->group_type == group_overloaded)
8624                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8625                                 sgs->group_capacity;
8626 }
8627
8628 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
8629                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
8630                                struct sched_group *group,
8631                                struct sg_lb_stats *sgs)
8632 {
8633         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
8634                 return true;
8635
8636         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
8637                 return false;
8638
8639         /*
8640          * The candidate and the current idlest group are the same type of
8641          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
8642          */
8643
8644         switch (sgs->group_type) {
8645         case group_overloaded:
8646         case group_fully_busy:
8647                 /* Select the group with lowest avg_load. */
8648                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
8649                         return false;
8650                 break;
8651
8652         case group_imbalanced:
8653         case group_asym_packing:
8654                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
8655                 return false;
8656
8657         case group_misfit_task:
8658                 /* Select group with the highest max capacity */
8659                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
8660                         return false;
8661                 break;
8662
8663         case group_has_spare:
8664                 /* Select group with most idle CPUs */
8665                 if (idlest_sgs->idle_cpus >= sgs->idle_cpus)
8666                         return false;
8667                 break;
8668         }
8669
8670         return true;
8671 }
8672
8673 /*
8674  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
8675  * domain.
8676  *
8677  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
8678  */
8679 static struct sched_group *
8680 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
8681                   int this_cpu, int sd_flag)
8682 {
8683         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
8684         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
8685         struct sg_lb_stats *sgs;
8686         unsigned long imbalance;
8687         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
8688                         .avg_load = UINT_MAX,
8689                         .group_type = group_overloaded,
8690         };
8691
8692         imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
8693                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
8694
8695         do {
8696                 int local_group;
8697
8698                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
8699                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
8700                                         p->cpus_ptr))
8701                         continue;
8702
8703                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
8704                                                sched_group_span(group));
8705
8706                 if (local_group) {
8707                         sgs = &local_sgs;
8708                         local = group;
8709                 } else {
8710                         sgs = &tmp_sgs;
8711                 }
8712
8713                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
8714
8715                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
8716                         idlest = group;
8717                         idlest_sgs = *sgs;
8718                 }
8719
8720         } while (group = group->next, group != sd->groups);
8721
8722
8723         /* There is no idlest group to push tasks to */
8724         if (!idlest)
8725                 return NULL;
8726
8727         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
8728         if (!local)
8729                 return idlest;
8730
8731         /*
8732          * If the local group is idler than the selected idlest group
8733          * don't try and push the task.
8734          */
8735         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
8736                 return NULL;
8737
8738         /*
8739          * If the local group is busier than the selected idlest group
8740          * try and push the task.
8741          */
8742         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
8743                 return idlest;
8744
8745         switch (local_sgs.group_type) {
8746         case group_overloaded:
8747         case group_fully_busy:
8748                 /*
8749                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
8750                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
8751                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
8752                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
8753                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
8754                  * and consider staying local.
8755                  */
8756
8757                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
8758                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
8759                         return NULL;
8760
8761                 /*
8762                  * If the local group is less loaded than the selected
8763                  * idlest group don't try and push any tasks.
8764                  */
8765                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
8766                         return NULL;
8767
8768                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
8769                         return NULL;
8770                 break;
8771
8772         case group_imbalanced:
8773         case group_asym_packing:
8774                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
8775                 return NULL;
8776
8777         case group_misfit_task:
8778                 /* Select group with the highest max capacity */
8779                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
8780                         return NULL;
8781                 break;
8782
8783         case group_has_spare:
8784                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
8785 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8786                         int idlest_cpu;
8787                         /*
8788                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
8789                          * the preferred node
8790                          */
8791                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
8792                                 return NULL;
8793
8794                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
8795                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
8796                                 return idlest;
8797 #endif
8798                         /*
8799                          * Otherwise, keep the task on this node to stay close
8800                          * its wakeup source and improve locality. If there is
8801                          * a real need of migration, periodic load balance will
8802                          * take care of it.
8803                          */
8804                         if (local_sgs.idle_cpus)
8805                                 return NULL;
8806                 }
8807
8808                 /*
8809                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
8810                  * compare the utilization which is more stable but it can end
8811                  * up that the group has less spare capacity but finally more
8812                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
8813                  */
8814                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
8815                         return NULL;
8816                 break;
8817         }
8818
8819         return idlest;
8820 }
8821
8822 /**
8823  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8824  * @env: The load balancing environment.
8825  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8826  */
8827
8828 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8829 {
8830         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8831         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8832         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
8833         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8834         int sg_status = 0;
8835
8836 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8837         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
8838                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
8839 #endif
8840
8841         do {
8842                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8843                 int local_group;
8844
8845                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8846                 if (local_group) {
8847                         sds->local = sg;
8848                         sgs = local;
8849
8850                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8851                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8852                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8853                 }
8854
8855                 update_sg_lb_stats(env, sg, sgs, &sg_status);
8856
8857                 if (local_group)
8858                         goto next_group;
8859
8860
8861                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8862                         sds->busiest = sg;
8863                         sds->busiest_stat = *sgs;
8864                 }
8865
8866 next_group:
8867                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8868                 sds->total_load += sgs->group_load;
8869                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8870
8871                 sg = sg->next;
8872         } while (sg != env->sd->groups);
8873
8874         /* Tag domain that child domain prefers tasks go to siblings first */
8875         sds->prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
8876
8877 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8878         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
8879             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
8880
8881                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
8882                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
8883         }
8884 #endif
8885
8886         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8887                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8888
8889         if (!env->sd->parent) {
8890                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8891
8892                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8893                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
8894
8895                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
8896                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
8897                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
8898         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
8899                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8900
8901                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
8902                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
8903         }
8904 }
8905
8906 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance, int src_nr_running)
8907 {
8908         unsigned int imbalance_min;
8909
8910         /*
8911          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
8912          * tasks that remain local when the source domain is almost idle.
8913          */
8914         imbalance_min = 2;
8915         if (src_nr_running <= imbalance_min)
8916                 return 0;
8917
8918         return imbalance;
8919 }
8920
8921 /**
8922  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8923  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8924  * @env: load balance environment
8925  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8926  */
8927 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8928 {
8929         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8930
8931         local = &sds->local_stat;
8932         busiest = &sds->busiest_stat;
8933
8934         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
8935                 /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
8936                 env->migration_type = migrate_misfit;
8937                 env->imbalance = 1;
8938                 return;
8939         }
8940
8941         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
8942                 /*
8943                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
8944                  * the preferred CPU.
8945                  */
8946                 env->migration_type = migrate_task;
8947                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
8948                 return;
8949         }
8950
8951         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8952                 /*
8953                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8954                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
8955                  * the imbalance. The next load balance will take care of
8956                  * balancing back the system.
8957                  */
8958                 env->migration_type = migrate_task;
8959                 env->imbalance = 1;
8960                 return;
8961         }
8962
8963         /*
8964          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
8965          * emptying busiest.
8966          */
8967         if (local->group_type == group_has_spare) {
8968                 if (busiest->group_type > group_fully_busy) {
8969                         /*
8970                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
8971                          * capacity. This might end up creating spare capacity
8972                          * in busiest or busiest still being overloaded but
8973                          * there is no simple way to directly compute the
8974                          * amount of load to migrate in order to balance the
8975                          * system.
8976                          */
8977                         env->migration_type = migrate_util;
8978                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
8979                                          local->group_util;
8980
8981                         /*
8982                          * In some cases, the group's utilization is max or even
8983                          * higher than capacity because of migrations but the
8984                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
8985                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
8986                          * try to pull it.
8987                          */
8988                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
8989                                 env->migration_type = migrate_task;
8990                                 env->imbalance = 1;
8991                         }
8992
8993                         return;
8994                 }
8995
8996                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
8997                         unsigned int nr_diff = busiest->sum_nr_running;
8998                         /*
8999                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
9000                          * groups.
9001                          */
9002                         env->migration_type = migrate_task;
9003                         lsub_positive(&nr_diff, local->sum_nr_running);
9004                         env->imbalance = nr_diff >> 1;
9005                 } else {
9006
9007                         /*
9008                          * If there is no overload, we just want to even the number of
9009                          * idle cpus.
9010                          */
9011                         env->migration_type = migrate_task;
9012                         env->imbalance = max_t(long, 0, (local->idle_cpus -
9013                                                  busiest->idle_cpus) >> 1);
9014                 }
9015
9016                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
9017                 if (env->sd->flags & SD_NUMA)
9018                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
9019                                                 busiest->sum_nr_running);
9020
9021                 return;
9022         }
9023
9024         /*
9025          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
9026          * busiest group
9027          */
9028         if (local->group_type < group_overloaded) {
9029                 /*
9030                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
9031                  * finally needed.
9032                  */
9033
9034                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9035                                   local->group_capacity;
9036
9037                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9038                                 sds->total_capacity;
9039                 /*
9040                  * If the local group is more loaded than the selected
9041                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9042                  */
9043                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
9044                         env->imbalance = 0;
9045                         return;
9046                 }
9047         }
9048
9049         /*
9050          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
9051          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
9052          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
9053          * below the average load. At the same time, we also don't want to
9054          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
9055          * the minimum possible imbalance.
9056          */
9057         env->migration_type = migrate_load;
9058         env->imbalance = min(
9059                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
9060                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
9061         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
9062 }
9063
9064 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
9065
9066 /*
9067  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
9068  *
9069  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
9070  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
9071  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
9072  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  force      force
9073  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
9074  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
9075  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
9076  *
9077  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
9078  *            statistics.
9079  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
9080  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
9081  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
9082  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
9083  *            different in groups.
9084  */
9085
9086 /**
9087  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
9088  * if there is an imbalance.
9089  *
9090  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
9091  * to restore balance.
9092  *
9093  * @env: The load balancing environment.
9094  *
9095  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
9096  */
9097 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
9098 {
9099         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9100         struct sd_lb_stats sds;
9101
9102         init_sd_lb_stats(&sds);
9103
9104         /*
9105          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
9106          * this level.
9107          */
9108         update_sd_lb_stats(env, &sds);
9109
9110         if (sched_energy_enabled()) {
9111                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9112
9113                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
9114                         goto out_balanced;
9115         }
9116
9117         local = &sds.local_stat;
9118         busiest = &sds.busiest_stat;
9119
9120         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
9121         if (!sds.busiest)
9122                 goto out_balanced;
9123
9124         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
9125         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
9126                 goto force_balance;
9127
9128         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
9129         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
9130                 goto force_balance;
9131
9132         /*
9133          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
9134          * work because they assume all things are equal, which typically
9135          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
9136          */
9137         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
9138                 goto force_balance;
9139
9140         /*
9141          * If the local group is busier than the selected busiest group
9142          * don't try and pull any tasks.
9143          */
9144         if (local->group_type > busiest->group_type)
9145                 goto out_balanced;
9146
9147         /*
9148          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
9149          * between tasks.
9150          */
9151         if (local->group_type == group_overloaded) {
9152                 /*
9153                  * If the local group is more loaded than the selected
9154                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9155                  */
9156                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
9157                         goto out_balanced;
9158
9159                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
9160                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9161                                 sds.total_capacity;
9162
9163                 /*
9164                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
9165                  * domain average load.
9166                  */
9167                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
9168                         goto out_balanced;
9169
9170                 /*
9171                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
9172                  * conservative.
9173                  */
9174                 if (100 * busiest->avg_load <=
9175                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
9176                         goto out_balanced;
9177         }
9178
9179         /* Try to move all excess tasks to child's sibling domain */
9180         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
9181             busiest->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)
9182                 goto force_balance;
9183
9184         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
9185                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
9186                         /*
9187                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
9188                          * result the local one too) but this CPU is already
9189                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
9190                          */
9191                         goto out_balanced;
9192
9193                 if (busiest->group_weight > 1 &&
9194                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1))
9195                         /*
9196                          * If the busiest group is not overloaded
9197                          * and there is no imbalance between this and busiest
9198                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
9199                          * becomes significant if the diff is greater than 1
9200                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
9201                          * on another group. Of course this applies only if
9202                          * there is more than 1 CPU per group.
9203                          */
9204                         goto out_balanced;
9205
9206                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1)
9207                         /*
9208                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
9209                          */
9210                         goto out_balanced;
9211         }
9212
9213 force_balance:
9214         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
9215         calculate_imbalance(env, &sds);
9216         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
9217
9218 out_balanced:
9219         env->imbalance = 0;
9220         return NULL;
9221 }
9222
9223 /*
9224  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
9225  */
9226 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
9227                                      struct sched_group *group)
9228 {
9229         struct rq *busiest = NULL, *rq;
9230         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
9231         unsigned int busiest_nr = 0;
9232         int i;
9233
9234         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9235                 unsigned long capacity, load, util;
9236                 unsigned int nr_running;
9237                 enum fbq_type rt;
9238
9239                 rq = cpu_rq(i);
9240                 rt = fbq_classify_rq(rq);
9241
9242                 /*
9243                  * We classify groups/runqueues into three groups:
9244                  *  - regular: there are !numa tasks
9245                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
9246                  *  - all:     there is no distinction
9247                  *
9248                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
9249                  * ignore those when there's better options.
9250                  *
9251                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
9252                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
9253                  * queue by moving tasks around inside the node.
9254                  *
9255                  * If we cannot move enough load due to this classification
9256                  * the next pass will adjust the group classification and
9257                  * allow migration of more tasks.
9258                  *
9259                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
9260                  */
9261                 if (rt > env->fbq_type)
9262                         continue;
9263
9264                 capacity = capacity_of(i);
9265                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
9266
9267                 /*
9268                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
9269                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
9270                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
9271                  * average load.
9272                  */
9273                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9274                     capacity_of(env->dst_cpu) < capacity &&
9275                     nr_running == 1)
9276                         continue;
9277
9278                 switch (env->migration_type) {
9279                 case migrate_load:
9280                         /*
9281                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
9282                          * which is not scaled with the CPU capacity.
9283                          */
9284                         load = cpu_load(rq);
9285
9286                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
9287                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
9288                                 break;
9289
9290                         /*
9291                          * For the load comparisons with the other CPUs,
9292                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
9293                          * capacity, so that the load can be moved away
9294                          * from the CPU that is potentially running at a
9295                          * lower capacity.
9296                          *
9297                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
9298                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
9299                          * division works out to:
9300                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
9301                          * where j is our previous maximum.
9302                          */
9303                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
9304                                 busiest_load = load;
9305                                 busiest_capacity = capacity;
9306                                 busiest = rq;
9307                         }
9308                         break;
9309
9310                 case migrate_util:
9311                         util = cpu_util(cpu_of(rq));
9312
9313                         /*
9314                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
9315                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
9316                          * detach the task.
9317                          */
9318                         if (nr_running <= 1)
9319                                 continue;
9320
9321                         if (busiest_util < util) {
9322                                 busiest_util = util;
9323                                 busiest = rq;
9324                         }
9325                         break;
9326
9327                 case migrate_task:
9328                         if (busiest_nr < nr_running) {
9329                                 busiest_nr = nr_running;
9330                                 busiest = rq;
9331                         }
9332                         break;
9333
9334                 case migrate_misfit:
9335                         /*
9336                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
9337                          * simply seek the "biggest" misfit task.
9338                          */
9339                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
9340                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
9341                                 busiest = rq;
9342                         }
9343
9344                         break;
9345
9346                 }
9347         }
9348
9349         return busiest;
9350 }
9351
9352 /*
9353  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
9354  * so long as it is large enough.
9355  */
9356 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
9357
9358 static inline bool
9359 asym_active_balance(struct lb_env *env)
9360 {
9361         /*
9362          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
9363          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
9364          * highest priority CPUs.
9365          */
9366         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
9367                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
9368 }
9369
9370 static inline bool
9371 voluntary_active_balance(struct lb_env *env)
9372 {
9373         struct sched_domain *sd = env->sd;
9374
9375         if (asym_active_balance(env))
9376                 return 1;
9377
9378         /*
9379          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
9380          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
9381          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
9382          * available on dst_cpu.
9383          */
9384         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9385             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
9386                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
9387                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
9388                         return 1;
9389         }
9390
9391         if (env->migration_type == migrate_misfit)
9392                 return 1;
9393
9394         return 0;
9395 }
9396
9397 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
9398 {
9399         struct sched_domain *sd = env->sd;
9400
9401         if (voluntary_active_balance(env))
9402                 return 1;
9403
9404         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
9405 }
9406
9407 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
9408
9409 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
9410 {
9411         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9412         int cpu, balance_cpu = -1;
9413
9414         /*
9415          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
9416          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
9417          */
9418         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
9419                 return 0;
9420
9421         /*
9422          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
9423          * to do the newly idle load balance.
9424          */
9425         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9426                 return 1;
9427
9428         /* Try to find first idle CPU */
9429         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
9430                 if (!idle_cpu(cpu))
9431                         continue;
9432
9433                 balance_cpu = cpu;
9434                 break;
9435         }
9436
9437         if (balance_cpu == -1)
9438                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
9439
9440         /*
9441          * First idle CPU or the first CPU(busiest) in this sched group
9442          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
9443          */
9444         return balance_cpu == env->dst_cpu;
9445 }
9446
9447 /*
9448  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
9449  * tasks if there is an imbalance.
9450  */
9451 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
9452                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
9453                         int *continue_balancing)
9454 {
9455         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
9456         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
9457         struct sched_group *group;
9458         struct rq *busiest;
9459         struct rq_flags rf;
9460         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
9461
9462         struct lb_env env = {
9463                 .sd             = sd,
9464                 .dst_cpu        = this_cpu,
9465                 .dst_rq         = this_rq,
9466                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
9467                 .idle           = idle,
9468                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
9469                 .cpus           = cpus,
9470                 .fbq_type       = all,
9471                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
9472         };
9473
9474         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
9475
9476         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
9477
9478 redo:
9479         if (!should_we_balance(&env)) {
9480                 *continue_balancing = 0;
9481                 goto out_balanced;
9482         }
9483
9484         group = find_busiest_group(&env);
9485         if (!group) {
9486                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
9487                 goto out_balanced;
9488         }
9489
9490         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
9491         if (!busiest) {
9492                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
9493                 goto out_balanced;
9494         }
9495
9496         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
9497
9498         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
9499
9500         env.src_cpu = busiest->cpu;
9501         env.src_rq = busiest;
9502
9503         ld_moved = 0;
9504         if (busiest->nr_running > 1) {
9505                 /*
9506                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
9507                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
9508                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
9509                  * correctly treated as an imbalance.
9510                  */
9511                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9512                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
9513
9514 more_balance:
9515                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
9516                 update_rq_clock(busiest);
9517
9518                 /*
9519                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
9520                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
9521                  */
9522                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
9523
9524                 /*
9525                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
9526                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
9527                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
9528                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
9529                  * See task_rq_lock() family for the details.
9530                  */
9531
9532                 rq_unlock(busiest, &rf);
9533
9534                 if (cur_ld_moved) {
9535                         attach_tasks(&env);
9536                         ld_moved += cur_ld_moved;
9537                 }
9538
9539                 local_irq_restore(rf.flags);
9540
9541                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
9542                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
9543                         goto more_balance;
9544                 }
9545
9546                 /*
9547                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
9548                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
9549                  * where they can run. The upper limit on how many times we
9550                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
9551                  * sched_group.
9552                  *
9553                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
9554                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
9555                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
9556                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
9557                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
9558                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
9559                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
9560                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
9561                  * This however should not happen so much in practice and
9562                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
9563                  * excess load moved.
9564                  */
9565                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
9566
9567                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
9568                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
9569
9570                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
9571                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
9572                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
9573                         env.loop         = 0;
9574                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
9575
9576                         /*
9577                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
9578                          * need to continue with same src_cpu.
9579                          */
9580                         goto more_balance;
9581                 }
9582
9583                 /*
9584                  * We failed to reach balance because of affinity.
9585                  */
9586                 if (sd_parent) {
9587                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9588
9589                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
9590                                 *group_imbalance = 1;
9591                 }
9592
9593                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
9594                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9595                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
9596                         /*
9597                          * Attempting to continue load balancing at the current
9598                          * sched_domain level only makes sense if there are
9599                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
9600                          * pull load from which are not contained within the
9601                          * destination group that is receiving any migrated
9602                          * load.
9603                          */
9604                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
9605                                 env.loop = 0;
9606                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
9607                                 goto redo;
9608                         }
9609                         goto out_all_pinned;
9610                 }
9611         }
9612
9613         if (!ld_moved) {
9614                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
9615                 /*
9616                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
9617                  * We do not want newidle balance, which can be very
9618                  * frequent, pollute the failure counter causing
9619                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
9620                  */
9621                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
9622                         sd->nr_balance_failed++;
9623
9624                 if (need_active_balance(&env)) {
9625                         unsigned long flags;
9626
9627                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
9628
9629                         /*
9630                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
9631                          * if the curr task on busiest CPU can't be
9632                          * moved to this_cpu:
9633                          */
9634                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
9635                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
9636                                                             flags);
9637                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9638                                 goto out_one_pinned;
9639                         }
9640
9641                         /*
9642                          * ->active_balance synchronizes accesses to
9643                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
9644                          * only after active load balance is finished.
9645                          */
9646                         if (!busiest->active_balance) {
9647                                 busiest->active_balance = 1;
9648                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
9649                                 active_balance = 1;
9650                         }
9651                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
9652
9653                         if (active_balance) {
9654                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
9655                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
9656                                         &busiest->active_balance_work);
9657                         }
9658
9659                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
9660                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
9661                 }
9662         } else
9663                 sd->nr_balance_failed = 0;
9664
9665         if (likely(!active_balance) || voluntary_active_balance(&env)) {
9666                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
9667                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
9668         } else {
9669                 /*
9670                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
9671                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
9672                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
9673                  * detach_tasks).
9674                  */
9675                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
9676                         sd->balance_interval *= 2;
9677         }
9678
9679         goto out;
9680
9681 out_balanced:
9682         /*
9683          * We reach balance although we may have faced some affinity
9684          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
9685          * a chance to move and fix the imbalance.
9686          */
9687         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9688                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9689
9690                 if (*group_imbalance)
9691                         *group_imbalance = 0;
9692         }
9693
9694 out_all_pinned:
9695         /*
9696          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
9697          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
9698          * can try to migrate them.
9699          */
9700         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
9701
9702         sd->nr_balance_failed = 0;
9703
9704 out_one_pinned:
9705         ld_moved = 0;
9706
9707         /*
9708          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
9709          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
9710          * skyrocketting in a short amount of time. Skip the balance_interval
9711          * increase logic to avoid that.
9712          */
9713         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9714                 goto out;
9715
9716         /* tune up the balancing interval */
9717         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
9718              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
9719             sd->balance_interval < sd->max_interval)
9720                 sd->balance_interval *= 2;
9721 out:
9722         return ld_moved;
9723 }
9724
9725 static inline unsigned long
9726 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
9727 {
9728         unsigned long interval = sd->balance_interval;
9729
9730         if (cpu_busy)
9731                 interval *= sd->busy_factor;
9732
9733         /* scale ms to jiffies */
9734         interval = msecs_to_jiffies(interval);
9735         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9736
9737         return interval;
9738 }
9739
9740 static inline void
9741 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
9742 {
9743         unsigned long interval, next;
9744
9745         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
9746         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
9747         next = sd->last_balance + interval;
9748
9749         if (time_after(*next_balance, next))
9750                 *next_balance = next;
9751 }
9752
9753 /*
9754  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
9755  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
9756  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
9757  * avoids physical / logical imbalances.
9758  */
9759 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
9760 {
9761         struct rq *busiest_rq = data;
9762         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
9763         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
9764         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
9765         struct sched_domain *sd;
9766         struct task_struct *p = NULL;
9767         struct rq_flags rf;
9768
9769         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
9770         /*
9771          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
9772          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
9773          * inactive CPUs.
9774          */
9775         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
9776                 goto out_unlock;
9777
9778         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
9779         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
9780                      !busiest_rq->active_balance))
9781                 goto out_unlock;
9782
9783         /* Is there any task to move? */
9784         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
9785                 goto out_unlock;
9786
9787         /*
9788          * This condition is "impossible", if it occurs
9789          * we need to fix it. Originally reported by
9790          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
9791          */
9792         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
9793
9794         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
9795         rcu_read_lock();
9796         for_each_domain(target_cpu, sd) {
9797                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
9798                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
9799                                 break;
9800         }
9801
9802         if (likely(sd)) {
9803                 struct lb_env env = {
9804                         .sd             = sd,
9805                         .dst_cpu        = target_cpu,
9806                         .dst_rq         = target_rq,
9807                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9808                         .src_rq         = busiest_rq,
9809                         .idle           = CPU_IDLE,
9810                         /*
9811                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
9812                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
9813                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
9814                          * about DST_PINNED.
9815                          */
9816                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
9817                 };
9818
9819                 schedstat_inc(sd->alb_count);
9820                 update_rq_clock(busiest_rq);
9821
9822                 p = detach_one_task(&env);
9823                 if (p) {
9824                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
9825                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
9826                         sd->nr_balance_failed = 0;
9827                 } else {
9828                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
9829                 }
9830         }
9831         rcu_read_unlock();
9832 out_unlock:
9833         busiest_rq->active_balance = 0;
9834         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
9835
9836         if (p)
9837                 attach_one_task(target_rq, p);
9838
9839         local_irq_enable();
9840
9841         return 0;
9842 }
9843
9844 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9845
9846 /*
9847  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9848  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9849  */
9850 void update_max_interval(void)
9851 {
9852         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9853 }
9854
9855 /*
9856  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9857  * and initiates a balancing operation if so.
9858  *
9859  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9860  */
9861 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9862 {
9863         int continue_balancing = 1;
9864         int cpu = rq->cpu;
9865         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
9866         unsigned long interval;
9867         struct sched_domain *sd;
9868         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9869         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9870         int update_next_balance = 0;
9871         int need_serialize, need_decay = 0;
9872         u64 max_cost = 0;
9873
9874         rcu_read_lock();
9875         for_each_domain(cpu, sd) {
9876                 /*
9877                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9878                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9879                  */
9880                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9881                         sd->max_newidle_lb_cost =
9882                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9883                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9884                         need_decay = 1;
9885                 }
9886                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9887
9888                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9889                         continue;
9890
9891                 /*
9892                  * Stop the load balance at this level. There is another
9893                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9894                  * actively.
9895                  */
9896                 if (!continue_balancing) {
9897                         if (need_decay)
9898                                 continue;
9899                         break;
9900                 }
9901
9902                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
9903
9904                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9905                 if (need_serialize) {
9906                         if (!spin_trylock(&balancing))
9907                                 goto out;
9908                 }
9909
9910                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9911                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9912                                 /*
9913                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9914                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9915                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9916                                  */
9917                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9918                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
9919                         }
9920                         sd->last_balance = jiffies;
9921                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
9922                 }
9923                 if (need_serialize)
9924                         spin_unlock(&balancing);
9925 out:
9926                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9927                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9928                         update_next_balance = 1;
9929                 }
9930         }
9931         if (need_decay) {
9932                 /*
9933                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9934                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9935                  */
9936                 rq->max_idle_balance_cost =
9937                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9938         }
9939         rcu_read_unlock();
9940
9941         /*
9942          * next_balance will be updated only when there is a need.
9943          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9944          * updated.
9945          */
9946         if (likely(update_next_balance)) {
9947                 rq->next_balance = next_balance;
9948
9949 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9950                 /*
9951                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9952                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9953                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9954                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9955                  * balance for itself and we need to update the
9956                  * nohz.next_balance accordingly.
9957                  */
9958                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9959                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9960 #endif
9961         }
9962 }
9963
9964 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
9965 {
9966         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
9967 }
9968
9969 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9970 /*
9971  * idle load balancing details
9972  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
9973  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
9974  *   load balancing for all the idle CPUs.
9975  * - HK_FLAG_MISC CPUs are used for this task, because HK_FLAG_SCHED not set
9976  *   anywhere yet.
9977  */
9978
9979 static inline int find_new_ilb(void)
9980 {
9981         int ilb;
9982
9983         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask,
9984                               housekeeping_cpumask(HK_FLAG_MISC)) {
9985                 if (idle_cpu(ilb))
9986                         return ilb;
9987         }
9988
9989         return nr_cpu_ids;
9990 }
9991
9992 /*
9993  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
9994  * idle CPU in the HK_FLAG_MISC housekeeping set (if there is one).
9995  */
9996 static void kick_ilb(unsigned int flags)
9997 {
9998         int ilb_cpu;
9999
10000         nohz.next_balance++;
10001
10002         ilb_cpu = find_new_ilb();
10003
10004         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
10005                 return;
10006
10007         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
10008         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
10009                 return;
10010
10011         /*
10012          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
10013          * This way we generate a sched IPI on the target CPU which
10014          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
10015          * will be run before returning from the IPI.
10016          */
10017         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
10018 }
10019
10020 /*
10021  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
10022  * of idle CPUs in the system.
10023  */
10024 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
10025 {
10026         unsigned long now = jiffies;
10027         struct sched_domain_shared *sds;
10028         struct sched_domain *sd;
10029         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
10030         unsigned int flags = 0;
10031
10032         if (unlikely(rq->idle_balance))
10033                 return;
10034
10035         /*
10036          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
10037          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
10038          */
10039         nohz_balance_exit_idle(rq);
10040
10041         /*
10042          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
10043          * balancing.
10044          */
10045         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
10046                 return;
10047
10048         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
10049             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10050                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
10051
10052         if (time_before(now, nohz.next_balance))
10053                 goto out;
10054
10055         if (rq->nr_running >= 2) {
10056                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10057                 goto out;
10058         }
10059
10060         rcu_read_lock();
10061
10062         sd = rcu_dereference(rq->sd);
10063         if (sd) {
10064                 /*
10065                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
10066                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
10067                  * on.
10068                  */
10069                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
10070                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10071                         goto unlock;
10072                 }
10073         }
10074
10075         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
10076         if (sd) {
10077                 /*
10078                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
10079                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
10080                  * around.
10081                  */
10082                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
10083                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
10084                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10085                                 goto unlock;
10086                         }
10087                 }
10088         }
10089
10090         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
10091         if (sd) {
10092                 /*
10093                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
10094                  * to run the misfit task on.
10095                  */
10096                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
10097                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10098                         goto unlock;
10099                 }
10100
10101                 /*
10102                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
10103                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
10104                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
10105                  *
10106                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
10107                  */
10108                 goto unlock;
10109         }
10110
10111         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
10112         if (sds) {
10113                 /*
10114                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
10115                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
10116                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
10117                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
10118                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
10119                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
10120                  * like this LLC domain has tasks we could move.
10121                  */
10122                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
10123                 if (nr_busy > 1) {
10124                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10125                         goto unlock;
10126                 }
10127         }
10128 unlock:
10129         rcu_read_unlock();
10130 out:
10131         if (flags)
10132                 kick_ilb(flags);
10133 }
10134
10135 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
10136 {
10137         struct sched_domain *sd;
10138
10139         rcu_read_lock();
10140         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10141
10142         if (!sd || !sd->nohz_idle)
10143                 goto unlock;
10144         sd->nohz_idle = 0;
10145
10146         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10147 unlock:
10148         rcu_read_unlock();
10149 }
10150
10151 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
10152 {
10153         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
10154
10155         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
10156                 return;
10157
10158         rq->nohz_tick_stopped = 0;
10159         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10160         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
10161
10162         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
10163 }
10164
10165 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
10166 {
10167         struct sched_domain *sd;
10168
10169         rcu_read_lock();
10170         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10171
10172         if (!sd || sd->nohz_idle)
10173                 goto unlock;
10174         sd->nohz_idle = 1;
10175
10176         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10177 unlock:
10178         rcu_read_unlock();
10179 }
10180
10181 /*
10182  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
10183  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
10184  */
10185 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
10186 {
10187         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10188
10189         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
10190
10191         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
10192         if (!cpu_active(cpu))
10193                 return;
10194
10195         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
10196         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
10197                 return;
10198
10199         /*
10200          * Can be set safely without rq->lock held
10201          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
10202          * rq->lock is held during the check and the clear
10203          */
10204         rq->has_blocked_load = 1;
10205
10206         /*
10207          * The tick is still stopped but load could have been added in the
10208          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
10209          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
10210          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
10211          */
10212         if (rq->nohz_tick_stopped)
10213                 goto out;
10214
10215         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
10216         if (on_null_domain(rq))
10217                 return;
10218
10219         rq->nohz_tick_stopped = 1;
10220
10221         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10222         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
10223
10224         /*
10225          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
10226          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
10227          * store.
10228          */
10229         smp_mb__after_atomic();
10230
10231         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
10232
10233 out:
10234         /*
10235          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
10236          * enable the periodic update of the load of idle cpus
10237          */
10238         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10239 }
10240
10241 /*
10242  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
10243  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
10244  * tasks movement depending of flags.
10245  * The function returns false if the loop has stopped before running
10246  * through all idle CPUs.
10247  */
10248 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
10249                                enum cpu_idle_type idle)
10250 {
10251         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10252         unsigned long now = jiffies;
10253         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
10254         bool has_blocked_load = false;
10255         int update_next_balance = 0;
10256         int this_cpu = this_rq->cpu;
10257         int balance_cpu;
10258         int ret = false;
10259         struct rq *rq;
10260
10261         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
10262
10263         /*
10264          * We assume there will be no idle load after this update and clear
10265          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
10266          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
10267          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
10268          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
10269          * check the load of an idle cpu.
10270          */
10271         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
10272
10273         /*
10274          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
10275          * store from nohz_balance_enter_idle().
10276          */
10277         smp_mb();
10278
10279         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
10280                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
10281                         continue;
10282
10283                 /*
10284                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
10285                  * work being done for other CPUs. Next load
10286                  * balancing owner will pick it up.
10287                  */
10288                 if (need_resched()) {
10289                         has_blocked_load = true;
10290                         goto abort;
10291                 }
10292
10293                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
10294
10295                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
10296
10297                 /*
10298                  * If time for next balance is due,
10299                  * do the balance.
10300                  */
10301                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
10302                         struct rq_flags rf;
10303
10304                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10305                         update_rq_clock(rq);
10306                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10307
10308                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10309                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
10310                 }
10311
10312                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
10313                         next_balance = rq->next_balance;
10314                         update_next_balance = 1;
10315                 }
10316         }
10317
10318         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
10319         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
10320                 update_blocked_averages(this_cpu);
10321                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
10322         }
10323
10324         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10325                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
10326
10327         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
10328                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
10329
10330         /* The full idle balance loop has been done */
10331         ret = true;
10332
10333 abort:
10334         /* There is still blocked load, enable periodic update */
10335         if (has_blocked_load)
10336                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10337
10338         /*
10339          * next_balance will be updated only when there is a need.
10340          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
10341          * updated.
10342          */
10343         if (likely(update_next_balance))
10344                 nohz.next_balance = next_balance;
10345
10346         return ret;
10347 }
10348
10349 /*
10350  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
10351  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
10352  */
10353 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10354 {
10355         int this_cpu = this_rq->cpu;
10356         unsigned int flags;
10357
10358         if (!(atomic_read(nohz_flags(this_cpu)) & NOHZ_KICK_MASK))
10359                 return false;
10360
10361         if (idle != CPU_IDLE) {
10362                 atomic_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
10363                 return false;
10364         }
10365
10366         /* could be _relaxed() */
10367         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
10368         if (!(flags & NOHZ_KICK_MASK))
10369                 return false;
10370
10371         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
10372
10373         return true;
10374 }
10375
10376 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
10377 {
10378         int this_cpu = this_rq->cpu;
10379
10380         /*
10381          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
10382          * housekeeping
10383          */
10384         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
10385                 return;
10386
10387         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
10388         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
10389                 return;
10390
10391         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
10392         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
10393             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10394                 return;
10395
10396         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
10397         /*
10398          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
10399          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
10400          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
10401          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
10402          */
10403         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
10404                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
10405         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
10406 }
10407
10408 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10409 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
10410
10411 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10412 {
10413         return false;
10414 }
10415
10416 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
10417 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10418
10419 /*
10420  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
10421  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
10422  *
10423  * Returns:
10424  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
10425  *     0 - failed, no new tasks
10426  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
10427  */
10428 int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
10429 {
10430         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
10431         int this_cpu = this_rq->cpu;
10432         struct sched_domain *sd;
10433         int pulled_task = 0;
10434         u64 curr_cost = 0;
10435
10436         update_misfit_status(NULL, this_rq);
10437         /*
10438          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
10439          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
10440          */
10441         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
10442
10443         /*
10444          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
10445          */
10446         if (!cpu_active(this_cpu))
10447                 return 0;
10448
10449         /*
10450          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
10451          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
10452          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
10453          * re-start the picking loop.
10454          */
10455         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
10456
10457         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
10458             !READ_ONCE(this_rq->rd->overload)) {
10459
10460                 rcu_read_lock();
10461                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
10462                 if (sd)
10463                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10464                 rcu_read_unlock();
10465
10466                 nohz_newidle_balance(this_rq);
10467
10468                 goto out;
10469         }
10470
10471         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
10472
10473         update_blocked_averages(this_cpu);
10474         rcu_read_lock();
10475         for_each_domain(this_cpu, sd) {
10476                 int continue_balancing = 1;
10477                 u64 t0, domain_cost;
10478
10479                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
10480                         continue;
10481
10482                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
10483                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10484                         break;
10485                 }
10486
10487                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
10488                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
10489
10490                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
10491                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
10492                                                    &continue_balancing);
10493
10494                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
10495                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
10496                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
10497
10498                         curr_cost += domain_cost;
10499                 }
10500
10501                 update_next_balance(sd, &next_balance);
10502
10503                 /*
10504                  * Stop searching for tasks to pull if there are
10505                  * now runnable tasks on this rq.
10506                  */
10507                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
10508                         break;
10509         }
10510         rcu_read_unlock();
10511
10512         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
10513
10514         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
10515                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
10516
10517 out:
10518         /*
10519          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
10520          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
10521          * pretend we pulled a task.
10522          */
10523         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
10524                 pulled_task = 1;
10525
10526         /* Move the next balance forward */
10527         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
10528                 this_rq->next_balance = next_balance;
10529
10530         /* Is there a task of a high priority class? */
10531         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
10532                 pulled_task = -1;
10533
10534         if (pulled_task)
10535                 this_rq->idle_stamp = 0;
10536
10537         rq_repin_lock(this_rq, rf);
10538
10539         return pulled_task;
10540 }
10541
10542 /*
10543  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
10544  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
10545  */
10546 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
10547 {
10548         struct rq *this_rq = this_rq();
10549         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
10550                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10551
10552         /*
10553          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
10554          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
10555          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
10556          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
10557          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
10558          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
10559          */
10560         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
10561                 return;
10562
10563         /* normal load balance */
10564         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
10565         rebalance_domains(this_rq, idle);
10566 }
10567
10568 /*
10569  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
10570  */
10571 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
10572 {
10573         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
10574         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
10575                 return;
10576
10577         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
10578                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
10579
10580         nohz_balancer_kick(rq);
10581 }
10582
10583 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
10584 {
10585         update_sysctl();
10586
10587         update_runtime_enabled(rq);
10588 }
10589
10590 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
10591 {
10592         update_sysctl();
10593
10594         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
10595         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
10596 }
10597
10598 #endif /* CONFIG_SMP */
10599
10600 /*
10601  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
10602  *
10603  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
10604  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
10605  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
10606  * parameters.
10607  */
10608 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
10609 {
10610         struct cfs_rq *cfs_rq;
10611         struct sched_entity *se = &curr->se;
10612
10613         for_each_sched_entity(se) {
10614                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10615                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
10616         }
10617
10618         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
10619                 task_tick_numa(rq, curr);
10620
10621         update_misfit_status(curr, rq);
10622         update_overutilized_status(task_rq(curr));
10623 }
10624
10625 /*
10626  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
10627  *  - child not yet on the tasklist
10628  *  - preemption disabled
10629  */
10630 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
10631 {
10632         struct cfs_rq *cfs_rq;
10633         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
10634         struct rq *rq = this_rq();
10635         struct rq_flags rf;
10636
10637         rq_lock(rq, &rf);
10638         update_rq_clock(rq);
10639
10640         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
10641         curr = cfs_rq->curr;
10642         if (curr) {
10643                 update_curr(cfs_rq);
10644                 se->vruntime = curr->vruntime;
10645         }
10646         place_entity(cfs_rq, se, 1);
10647
10648         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
10649                 /*
10650                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
10651                  * 'current' within the tree based on its new key value.
10652                  */
10653                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
10654                 resched_curr(rq);
10655         }
10656
10657         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10658         rq_unlock(rq, &rf);
10659 }
10660
10661 /*
10662  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
10663  * the current task.
10664  */
10665 static void
10666 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
10667 {
10668         if (!task_on_rq_queued(p))
10669                 return;
10670
10671         if (rq->cfs.nr_running == 1)
10672                 return;
10673
10674         /*
10675          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
10676          * our priority decreased, or if we are not currently running on
10677          * this runqueue and our priority is higher than the current's
10678          */
10679         if (rq->curr == p) {
10680                 if (p->prio > oldprio)
10681                         resched_curr(rq);
10682         } else
10683                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
10684 }
10685
10686 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
10687 {
10688         struct sched_entity *se = &p->se;
10689
10690         /*
10691          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
10692          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
10693          * vruntime.
10694          */
10695         if (p->on_rq)
10696                 return true;
10697
10698         /*
10699          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
10700          * But there are some cases where it has already been normalized:
10701          *
10702          * - A forked child which is waiting for being woken up by
10703          *   wake_up_new_task().
10704          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
10705          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
10706          */
10707         if (!se->sum_exec_runtime ||
10708             (p->state == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
10709                 return true;
10710
10711         return false;
10712 }
10713
10714 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10715 /*
10716  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
10717  * visible to the root
10718  */
10719 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10720 {
10721         struct cfs_rq *cfs_rq;
10722
10723         /* Start to propagate at parent */
10724         se = se->parent;
10725
10726         for_each_sched_entity(se) {
10727                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10728
10729                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
10730                         break;
10731
10732                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
10733         }
10734 }
10735 #else
10736 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
10737 #endif
10738
10739 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10740 {
10741         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10742
10743         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
10744         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10745         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10746         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10747         propagate_entity_cfs_rq(se);
10748 }
10749
10750 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10751 {
10752         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10753
10754 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10755         /*
10756          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
10757          * class maintain depth value), reset depth properly.
10758          */
10759         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10760 #endif
10761
10762         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
10763         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
10764         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10765         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10766         propagate_entity_cfs_rq(se);
10767 }
10768
10769 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10770 {
10771         struct sched_entity *se = &p->se;
10772         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10773
10774         if (!vruntime_normalized(p)) {
10775                 /*
10776                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
10777                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
10778                  */
10779                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
10780                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10781         }
10782
10783         detach_entity_cfs_rq(se);
10784 }
10785
10786 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10787 {
10788         struct sched_entity *se = &p->se;
10789         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10790
10791         attach_entity_cfs_rq(se);
10792
10793         if (!vruntime_normalized(p))
10794                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
10795 }
10796
10797 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10798 {
10799         detach_task_cfs_rq(p);
10800 }
10801
10802 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10803 {
10804         attach_task_cfs_rq(p);
10805
10806         if (task_on_rq_queued(p)) {
10807                 /*
10808                  * We were most likely switched from sched_rt, so
10809                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
10810                  * if we can still preempt the current task.
10811                  */
10812                 if (rq->curr == p)
10813                         resched_curr(rq);
10814                 else
10815                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
10816         }
10817 }
10818
10819 /* Account for a task changing its policy or group.
10820  *
10821  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
10822  * migrates between groups/classes.
10823  */
10824 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
10825 {
10826         struct sched_entity *se = &p->se;
10827
10828 #ifdef CONFIG_SMP
10829         if (task_on_rq_queued(p)) {
10830                 /*
10831                  * Move the next running task to the front of the list, so our
10832                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
10833                  */
10834                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
10835         }
10836 #endif
10837
10838         for_each_sched_entity(se) {
10839                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10840
10841                 set_next_entity(cfs_rq, se);
10842                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
10843                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
10844         }
10845 }
10846
10847 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10848 {
10849         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
10850         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10851 #ifndef CONFIG_64BIT
10852         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10853 #endif
10854 #ifdef CONFIG_SMP
10855         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
10856 #endif
10857 }
10858
10859 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10860 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10861 {
10862         struct sched_entity *se = &p->se;
10863
10864         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10865         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10866 }
10867
10868 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10869 {
10870         detach_task_cfs_rq(p);
10871         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10872
10873 #ifdef CONFIG_SMP
10874         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
10875         p->se.avg.last_update_time = 0;
10876 #endif
10877         attach_task_cfs_rq(p);
10878 }
10879
10880 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
10881 {
10882         switch (type) {
10883         case TASK_SET_GROUP:
10884                 task_set_group_fair(p);
10885                 break;
10886
10887         case TASK_MOVE_GROUP:
10888                 task_move_group_fair(p);
10889                 break;
10890         }
10891 }
10892
10893 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10894 {
10895         int i;
10896
10897         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10898
10899         for_each_possible_cpu(i) {
10900                 if (tg->cfs_rq)
10901                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
10902                 if (tg->se)
10903                         kfree(tg->se[i]);
10904         }
10905
10906         kfree(tg->cfs_rq);
10907         kfree(tg->se);
10908 }
10909
10910 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10911 {
10912         struct sched_entity *se;
10913         struct cfs_rq *cfs_rq;
10914         int i;
10915
10916         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
10917         if (!tg->cfs_rq)
10918                 goto err;
10919         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
10920         if (!tg->se)
10921                 goto err;
10922
10923         tg->shares = NICE_0_LOAD;
10924
10925         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10926
10927         for_each_possible_cpu(i) {
10928                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
10929                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10930                 if (!cfs_rq)
10931                         goto err;
10932
10933                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
10934                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10935                 if (!se)
10936                         goto err_free_rq;
10937
10938                 init_cfs_rq(cfs_rq);
10939                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
10940                 init_entity_runnable_average(se);
10941         }
10942
10943         return 1;
10944
10945 err_free_rq:
10946         kfree(cfs_rq);
10947 err:
10948         return 0;
10949 }
10950
10951 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10952 {
10953         struct sched_entity *se;
10954         struct rq_flags rf;
10955         struct rq *rq;
10956         int i;
10957
10958         for_each_possible_cpu(i) {
10959                 rq = cpu_rq(i);
10960                 se = tg->se[i];
10961                 rq_lock_irq(rq, &rf);
10962                 update_rq_clock(rq);
10963                 attach_entity_cfs_rq(se);
10964                 sync_throttle(tg, i);
10965                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
10966         }
10967 }
10968
10969 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10970 {
10971         unsigned long flags;
10972         struct rq *rq;
10973         int cpu;
10974
10975         for_each_possible_cpu(cpu) {
10976                 if (tg->se[cpu])
10977                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
10978
10979                 /*
10980                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
10981                  * check on_list without danger of it being re-added.
10982                  */
10983                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
10984                         continue;
10985
10986                 rq = cpu_rq(cpu);
10987
10988                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
10989                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
10990                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10991         }
10992 }
10993
10994 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
10995                         struct sched_entity *se, int cpu,
10996                         struct sched_entity *parent)
10997 {
10998         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10999
11000         cfs_rq->tg = tg;
11001         cfs_rq->rq = rq;
11002         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
11003
11004         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
11005         tg->se[cpu] = se;
11006
11007         /* se could be NULL for root_task_group */
11008         if (!se)
11009                 return;
11010
11011         if (!parent) {
11012                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
11013                 se->depth = 0;
11014         } else {
11015                 se->cfs_rq = parent->my_q;
11016                 se->depth = parent->depth + 1;
11017         }
11018
11019         se->my_q = cfs_rq;
11020         /* guarantee group entities always have weight */
11021         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
11022         se->parent = parent;
11023 }
11024
11025 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
11026
11027 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11028 {
11029         int i;
11030
11031         /*
11032          * We can't change the weight of the root cgroup.
11033          */
11034         if (!tg->se[0])
11035                 return -EINVAL;
11036
11037         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
11038
11039         mutex_lock(&shares_mutex);
11040         if (tg->shares == shares)
11041                 goto done;
11042
11043         tg->shares = shares;
11044         for_each_possible_cpu(i) {
11045                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11046                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11047                 struct rq_flags rf;
11048
11049                 /* Propagate contribution to hierarchy */
11050                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11051                 update_rq_clock(rq);
11052                 for_each_sched_entity(se) {
11053                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
11054                         update_cfs_group(se);
11055                 }
11056                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11057         }
11058
11059 done:
11060         mutex_unlock(&shares_mutex);
11061         return 0;
11062 }
11063 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11064
11065 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11066
11067 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11068 {
11069         return 1;
11070 }
11071
11072 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11073
11074 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11075
11076 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11077
11078
11079 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
11080 {
11081         struct sched_entity *se = &task->se;
11082         unsigned int rr_interval = 0;
11083
11084         /*
11085          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
11086          * idle runqueue:
11087          */
11088         if (rq->cfs.load.weight)
11089                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
11090
11091         return rr_interval;
11092 }
11093
11094 /*
11095  * All the scheduling class methods:
11096  */
11097 const struct sched_class fair_sched_class = {
11098         .next                   = &idle_sched_class,
11099         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
11100         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
11101         .yield_task             = yield_task_fair,
11102         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
11103
11104         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
11105
11106         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
11107         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
11108         .set_next_task          = set_next_task_fair,
11109
11110 #ifdef CONFIG_SMP
11111         .balance                = balance_fair,
11112         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
11113         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
11114
11115         .rq_online              = rq_online_fair,
11116         .rq_offline             = rq_offline_fair,
11117
11118         .task_dead              = task_dead_fair,
11119         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
11120 #endif
11121
11122         .task_tick              = task_tick_fair,
11123         .task_fork              = task_fork_fair,
11124
11125         .prio_changed           = prio_changed_fair,
11126         .switched_from          = switched_from_fair,
11127         .switched_to            = switched_to_fair,
11128
11129         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
11130
11131         .update_curr            = update_curr_fair,
11132
11133 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11134         .task_change_group      = task_change_group_fair,
11135 #endif
11136
11137 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
11138         .uclamp_enabled         = 1,
11139 #endif
11140 };
11141
11142 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
11143 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
11144 {
11145         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
11146
11147         rcu_read_lock();
11148         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
11149                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
11150         rcu_read_unlock();
11151 }
11152
11153 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
11154 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
11155 {
11156         int node;
11157         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
11158         struct numa_group *ng;
11159
11160         rcu_read_lock();
11161         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
11162         for_each_online_node(node) {
11163                 if (p->numa_faults) {
11164                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
11165                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11166                 }
11167                 if (ng) {
11168                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
11169                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11170                 }
11171                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
11172         }
11173         rcu_read_unlock();
11174 }
11175 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
11176 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
11177
11178 __init void init_sched_fair_class(void)
11179 {
11180 #ifdef CONFIG_SMP
11181         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
11182
11183 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
11184         nohz.next_balance = jiffies;
11185         nohz.next_blocked = jiffies;
11186         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
11187 #endif
11188 #endif /* SMP */
11189
11190 }
11191
11192 /*
11193  * Helper functions to facilitate extracting info from tracepoints.
11194  */
11195
11196 const struct sched_avg *sched_trace_cfs_rq_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
11197 {
11198 #ifdef CONFIG_SMP
11199         return cfs_rq ? &cfs_rq->avg : NULL;
11200 #else
11201         return NULL;
11202 #endif
11203 }
11204 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_avg);
11205
11206 char *sched_trace_cfs_rq_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *str, int len)
11207 {
11208         if (!cfs_rq) {
11209                 if (str)
11210                         strlcpy(str, "(null)", len);
11211                 else
11212                         return NULL;
11213         }
11214
11215         cfs_rq_tg_path(cfs_rq, str, len);
11216         return str;
11217 }
11218 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_path);
11219
11220 int sched_trace_cfs_rq_cpu(struct cfs_rq *cfs_rq)
11221 {
11222         return cfs_rq ? cpu_of(rq_of(cfs_rq)) : -1;
11223 }
11224 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_cpu);
11225
11226 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_rt(struct rq *rq)
11227 {
11228 #ifdef CONFIG_SMP
11229         return rq ? &rq->avg_rt : NULL;
11230 #else
11231         return NULL;
11232 #endif
11233 }
11234 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_rt);
11235
11236 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_dl(struct rq *rq)
11237 {
11238 #ifdef CONFIG_SMP
11239         return rq ? &rq->avg_dl : NULL;
11240 #else
11241         return NULL;
11242 #endif
11243 }
11244 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_dl);
11245
11246 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_irq(struct rq *rq)
11247 {
11248 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ)
11249         return rq ? &rq->avg_irq : NULL;
11250 #else
11251         return NULL;
11252 #endif
11253 }
11254 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_irq);
11255
11256 int sched_trace_rq_cpu(struct rq *rq)
11257 {
11258         return rq ? cpu_of(rq) : -1;
11259 }
11260 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu);
11261
11262 const struct cpumask *sched_trace_rd_span(struct root_domain *rd)
11263 {
11264 #ifdef CONFIG_SMP
11265         return rd ? rd->span : NULL;
11266 #else
11267         return NULL;
11268 #endif
11269 }
11270 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rd_span);