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