mmap locking API: use coccinelle to convert mmap_sem rwsem call sites
[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 __init 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[];
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 (!mmap_read_trylock(mm))
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         mmap_read_unlock(mm);
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->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || 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          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3445          * See ___update_load_avg() for details.
3446          */
3447         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3448
3449         /* Nothing to update */
3450         if (!delta)
3451                 return;
3452
3453         /* Set new sched_entity's utilization */
3454         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3455         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3456
3457         /* Update parent cfs_rq utilization */
3458         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3459         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * divider;
3460 }
3461
3462 static inline void
3463 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3464 {
3465         long delta = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
3466         /*
3467          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3468          * See ___update_load_avg() for details.
3469          */
3470         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3471
3472         /* Nothing to update */
3473         if (!delta)
3474                 return;
3475
3476         /* Set new sched_entity's runnable */
3477         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
3478         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3479
3480         /* Update parent cfs_rq runnable */
3481         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta);
3482         cfs_rq->avg.runnable_sum = cfs_rq->avg.runnable_avg * divider;
3483 }
3484
3485 static inline void
3486 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3487 {
3488         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3489         unsigned long load_avg;
3490         u64 load_sum = 0;
3491         s64 delta_sum;
3492         u32 divider;
3493
3494         if (!runnable_sum)
3495                 return;
3496
3497         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3498
3499         /*
3500          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3501          * See ___update_load_avg() for details.
3502          */
3503         divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3504
3505         if (runnable_sum >= 0) {
3506                 /*
3507                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3508                  * the CPU is saturated running == runnable.
3509                  */
3510                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3511                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
3512         } else {
3513                 /*
3514                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3515                  * assuming all tasks are equally runnable.
3516                  */
3517                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3518                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3519                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3520                 }
3521
3522                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3523                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3524         }
3525
3526         /*
3527          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3528          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3529          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3530          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3531          */
3532         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3533         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3534
3535         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3536         load_avg = div_s64(load_sum, divider);
3537
3538         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3539         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3540
3541         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3542         se->avg.load_avg = load_avg;
3543         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3544         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3545 }
3546
3547 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3548 {
3549         cfs_rq->propagate = 1;
3550         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3551 }
3552
3553 /* Update task and its cfs_rq load average */
3554 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3555 {
3556         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3557
3558         if (entity_is_task(se))
3559                 return 0;
3560
3561         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3562         if (!gcfs_rq->propagate)
3563                 return 0;
3564
3565         gcfs_rq->propagate = 0;
3566
3567         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3568
3569         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3570
3571         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3572         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3573         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3574
3575         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3576         trace_pelt_se_tp(se);
3577
3578         return 1;
3579 }
3580
3581 /*
3582  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3583  * group_entity:
3584  */
3585 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3586 {
3587         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3588
3589         /*
3590          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3591          * decay it:
3592          */
3593         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3594                 return false;
3595
3596         /*
3597          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3598          * the utilization of the sched_entity:
3599          */
3600         if (gcfs_rq->propagate)
3601                 return false;
3602
3603         /*
3604          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3605          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3606          * waste of time to try to decay it:
3607          */
3608         return true;
3609 }
3610
3611 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3612
3613 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3614
3615 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3616 {
3617         return 0;
3618 }
3619
3620 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3621
3622 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3623
3624 /**
3625  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3626  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3627  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3628  *
3629  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3630  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3631  * post_init_entity_util_avg().
3632  *
3633  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3634  *
3635  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3636  *
3637  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3638  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3639  */
3640 static inline int
3641 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3642 {
3643         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
3644         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3645         int decayed = 0;
3646
3647         if (cfs_rq->removed.nr) {
3648                 unsigned long r;
3649                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3650
3651                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3652                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3653                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3654                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
3655                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3656                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3657
3658                 r = removed_load;
3659                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3660                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3661
3662                 r = removed_util;
3663                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3664                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3665
3666                 r = removed_runnable;
3667                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
3668                 sub_positive(&sa->runnable_sum, r * divider);
3669
3670                 /*
3671                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
3672                  * can use it to estimate removed_load_sum.
3673                  */
3674                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
3675                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
3676
3677                 decayed = 1;
3678         }
3679
3680         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3681
3682 #ifndef CONFIG_64BIT
3683         smp_wmb();
3684         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3685 #endif
3686
3687         return decayed;
3688 }
3689
3690 /**
3691  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3692  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3693  * @se: sched_entity to attach
3694  *
3695  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3696  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3697  */
3698 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3699 {
3700         /*
3701          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3702          * See ___update_load_avg() for details.
3703          */
3704         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3705
3706         /*
3707          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3708          * window because without that, really weird and wonderful things can
3709          * happen.
3710          *
3711          * XXX illustrate
3712          */
3713         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3714         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3715
3716         /*
3717          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3718          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3719          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3720          * _sum a little.
3721          */
3722         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3723
3724         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3725
3726         se->avg.load_sum = divider;
3727         if (se_weight(se)) {
3728                 se->avg.load_sum =
3729                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3730         }
3731
3732         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3733         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3734         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3735         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
3736         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
3737
3738         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3739
3740         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3741
3742         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3743 }
3744
3745 /**
3746  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3747  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3748  * @se: sched_entity to detach
3749  *
3750  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3751  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3752  */
3753 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3754 {
3755         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3756         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3757         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3758         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
3759         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, se->avg.runnable_sum);
3760
3761         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3762
3763         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3764
3765         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3766 }
3767
3768 /*
3769  * Optional action to be done while updating the load average
3770  */
3771 #define UPDATE_TG       0x1
3772 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3773 #define DO_ATTACH       0x4
3774
3775 /* Update task and its cfs_rq load average */
3776 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3777 {
3778         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
3779         int decayed;
3780
3781         /*
3782          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3783          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3784          */
3785         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3786                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
3787
3788         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3789         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3790
3791         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3792
3793                 /*
3794                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3795                  * !last_update_time means we've passed through
3796                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3797                  *
3798                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3799                  */
3800                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3801                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3802
3803         } else if (decayed) {
3804                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3805
3806                 if (flags & UPDATE_TG)
3807                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3808         }
3809 }
3810
3811 #ifndef CONFIG_64BIT
3812 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3813 {
3814         u64 last_update_time_copy;
3815         u64 last_update_time;
3816
3817         do {
3818                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3819                 smp_rmb();
3820                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3821         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3822
3823         return last_update_time;
3824 }
3825 #else
3826 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3827 {
3828         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3829 }
3830 #endif
3831
3832 /*
3833  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3834  * the previous rq.
3835  */
3836 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3837 {
3838         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3839         u64 last_update_time;
3840
3841         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3842         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
3843 }
3844
3845 /*
3846  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3847  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3848  */
3849 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3850 {
3851         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3852         unsigned long flags;
3853
3854         /*
3855          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3856          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3857          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3858          */
3859
3860         sync_entity_load_avg(se);
3861
3862         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3863         ++cfs_rq->removed.nr;
3864         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3865         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3866         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
3867         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3868 }
3869
3870 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3871 {
3872         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
3873 }
3874
3875 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3876 {
3877         return cfs_rq->avg.load_avg;
3878 }
3879
3880 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3881
3882 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3883 {
3884         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3885 }
3886
3887 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3888 {
3889         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3890
3891         return (max(ue.ewma, ue.enqueued) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3892 }
3893
3894 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3895 {
3896         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3897 }
3898
3899 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
3900 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3901 {
3902         return clamp(task_util_est(p),
3903                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN),
3904                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX));
3905 }
3906 #else
3907 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3908 {
3909         return task_util_est(p);
3910 }
3911 #endif
3912
3913 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3914                                     struct task_struct *p)
3915 {
3916         unsigned int enqueued;
3917
3918         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3919                 return;
3920
3921         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3922         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3923         enqueued += _task_util_est(p);
3924         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3925 }
3926
3927 /*
3928  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3929  * based on the observation that:
3930  *
3931  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3932  *
3933  * NOTE: this only works when value + maring < INT_MAX.
3934  */
3935 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3936 {
3937         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3938 }
3939
3940 static void
3941 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p, bool task_sleep)
3942 {
3943         long last_ewma_diff;
3944         struct util_est ue;
3945         int cpu;
3946
3947         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3948                 return;
3949
3950         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3951         ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3952         ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued, _task_util_est(p));
3953         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3954
3955         /*
3956          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3957          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3958          */
3959         if (!task_sleep)
3960                 return;
3961
3962         /*
3963          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
3964          * skip the util_est update.
3965          */
3966         ue = p->se.avg.util_est;
3967         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
3968                 return;
3969
3970         /*
3971          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
3972          * to smooth utilization decreases.
3973          */
3974         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3975         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
3976                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
3977                         ue.ewma = ue.enqueued;
3978                         goto done;
3979                 }
3980         }
3981
3982         /*
3983          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
3984          * already ~1% close to its last activation value.
3985          */
3986         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
3987         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
3988                 return;
3989
3990         /*
3991          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
3992          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
3993          */
3994         cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
3995         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu))
3996                 return;
3997
3998         /*
3999          * Update Task's estimated utilization
4000          *
4001          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4002          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
4003          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4004          * Weighted Moving Average (EWMA):
4005          *
4006          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4007          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4008          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4009          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4010          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4011          *
4012          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4013          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4014          */
4015         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4016         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4017         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4018 done:
4019         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4020 }
4021
4022 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p, long capacity)
4023 {
4024         return fits_capacity(uclamp_task_util(p), capacity);
4025 }
4026
4027 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
4028 {
4029         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
4030                 return;
4031
4032         if (!p) {
4033                 rq->misfit_task_load = 0;
4034                 return;
4035         }
4036
4037         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
4038                 rq->misfit_task_load = 0;
4039                 return;
4040         }
4041
4042         rq->misfit_task_load = task_h_load(p);
4043 }
4044
4045 #else /* CONFIG_SMP */
4046
4047 #define UPDATE_TG       0x0
4048 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4049 #define DO_ATTACH       0x0
4050
4051 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4052 {
4053         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4054 }
4055
4056 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4057
4058 static inline void
4059 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4060 static inline void
4061 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4062
4063 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4064 {
4065         return 0;
4066 }
4067
4068 static inline void
4069 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4070
4071 static inline void
4072 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4073                  bool task_sleep) {}
4074 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
4075
4076 #endif /* CONFIG_SMP */
4077
4078 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4079 {
4080 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4081         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4082
4083         if (d < 0)
4084                 d = -d;
4085
4086         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4087                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4088 #endif
4089 }
4090
4091 static void
4092 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4093 {
4094         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4095
4096         /*
4097          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4098          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4099          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4100          * stays open at the end.
4101          */
4102         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4103                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4104
4105         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4106         if (!initial) {
4107                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
4108
4109                 /*
4110                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4111                  * for a gentler effect of sleepers:
4112                  */
4113                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4114                         thresh >>= 1;
4115
4116                 vruntime -= thresh;
4117         }
4118
4119         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4120         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4121 }
4122
4123 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4124
4125 static inline void check_schedstat_required(void)
4126 {
4127 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4128         if (schedstat_enabled())
4129                 return;
4130
4131         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
4132         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
4133                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
4134                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
4135                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
4136                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
4137                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
4138                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
4139                              "kernel parameter schedstats=enable or "
4140                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
4141         }
4142 #endif
4143 }
4144
4145 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
4146
4147 /*
4148  * MIGRATION
4149  *
4150  *      dequeue
4151  *        update_curr()
4152  *          update_min_vruntime()
4153  *        vruntime -= min_vruntime
4154  *
4155  *      enqueue
4156  *        update_curr()
4157  *          update_min_vruntime()
4158  *        vruntime += min_vruntime
4159  *
4160  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4161  * min_vruntime are up-to-date.
4162  *
4163  * WAKEUP (remote)
4164  *
4165  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4166  *        vruntime -= min_vruntime
4167  *
4168  *      enqueue
4169  *        update_curr()
4170  *          update_min_vruntime()
4171  *        vruntime += min_vruntime
4172  *
4173  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4174  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4175  */
4176
4177 static void
4178 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4179 {
4180         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4181         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4182
4183         /*
4184          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4185          * update_curr().
4186          */
4187         if (renorm && curr)
4188                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4189
4190         update_curr(cfs_rq);
4191
4192         /*
4193          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4194          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4195          * placed in the past could significantly boost this task to the
4196          * fairness detriment of existing tasks.
4197          */
4198         if (renorm && !curr)
4199                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4200
4201         /*
4202          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4203          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4204          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4205          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4206          *     its group cfs_rq
4207          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4208          */
4209         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4210         se_update_runnable(se);
4211         update_cfs_group(se);
4212         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4213
4214         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4215                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4216
4217         check_schedstat_required();
4218         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
4219         check_spread(cfs_rq, se);
4220         if (!curr)
4221                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4222         se->on_rq = 1;
4223
4224         /*
4225          * When bandwidth control is enabled, cfs might have been removed
4226          * because of a parent been throttled but cfs->nr_running > 1. Try to
4227          * add it unconditionnally.
4228          */
4229         if (cfs_rq->nr_running == 1 || cfs_bandwidth_used())
4230                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4231
4232         if (cfs_rq->nr_running == 1)
4233                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4234 }
4235
4236 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4237 {
4238         for_each_sched_entity(se) {
4239                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4240                 if (cfs_rq->last != se)
4241                         break;
4242
4243                 cfs_rq->last = NULL;
4244         }
4245 }
4246
4247 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4248 {
4249         for_each_sched_entity(se) {
4250                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4251                 if (cfs_rq->next != se)
4252                         break;
4253
4254                 cfs_rq->next = NULL;
4255         }
4256 }
4257
4258 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4259 {
4260         for_each_sched_entity(se) {
4261                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4262                 if (cfs_rq->skip != se)
4263                         break;
4264
4265                 cfs_rq->skip = NULL;
4266         }
4267 }
4268
4269 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4270 {
4271         if (cfs_rq->last == se)
4272                 __clear_buddies_last(se);
4273
4274         if (cfs_rq->next == se)
4275                 __clear_buddies_next(se);
4276
4277         if (cfs_rq->skip == se)
4278                 __clear_buddies_skip(se);
4279 }
4280
4281 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4282
4283 static void
4284 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4285 {
4286         /*
4287          * Update run-time statistics of the 'current'.
4288          */
4289         update_curr(cfs_rq);
4290
4291         /*
4292          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4293          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4294          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4295          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4296          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4297          *     of its group cfs_rq.
4298          */
4299         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4300         se_update_runnable(se);
4301
4302         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4303
4304         clear_buddies(cfs_rq, se);
4305
4306         if (se != cfs_rq->curr)
4307                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4308         se->on_rq = 0;
4309         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4310
4311         /*
4312          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4313          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4314          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4315          * can move min_vruntime forward still more.
4316          */
4317         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4318                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4319
4320         /* return excess runtime on last dequeue */
4321         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4322
4323         update_cfs_group(se);
4324
4325         /*
4326          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4327          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4328          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4329          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4330          */
4331         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4332                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4333 }
4334
4335 /*
4336  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4337  */
4338 static void
4339 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4340 {
4341         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4342         struct sched_entity *se;
4343         s64 delta;
4344
4345         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4346         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4347         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4348                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4349                 /*
4350                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4351                  * re-elected due to buddy favours.
4352                  */
4353                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4354                 return;
4355         }
4356
4357         /*
4358          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4359          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4360          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4361          */
4362         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4363                 return;
4364
4365         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4366         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4367
4368         if (delta < 0)
4369                 return;
4370
4371         if (delta > ideal_runtime)
4372                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4373 }
4374
4375 static void
4376 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4377 {
4378         /* 'current' is not kept within the tree. */
4379         if (se->on_rq) {
4380                 /*
4381                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4382                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4383                  * runqueue.
4384                  */
4385                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4386                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4387                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4388         }
4389
4390         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4391         cfs_rq->curr = se;
4392
4393         /*
4394          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4395          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4396          * when there are only lesser-weight tasks around):
4397          */
4398         if (schedstat_enabled() &&
4399             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4400                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4401                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4402                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4403         }
4404
4405         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4406 }
4407
4408 static int
4409 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4410
4411 /*
4412  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4413  * 1) keep things fair between processes/task groups
4414  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4415  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4416  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4417  */
4418 static struct sched_entity *
4419 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4420 {
4421         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4422         struct sched_entity *se;
4423
4424         /*
4425          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4426          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4427          */
4428         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4429                 left = curr;
4430
4431         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4432
4433         /*
4434          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4435          * be done without getting too unfair.
4436          */
4437         if (cfs_rq->skip == se) {
4438                 struct sched_entity *second;
4439
4440                 if (se == curr) {
4441                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4442                 } else {
4443                         second = __pick_next_entity(se);
4444                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4445                                 second = curr;
4446                 }
4447
4448                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4449                         se = second;
4450         }
4451
4452         /*
4453          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4454          */
4455         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4456                 se = cfs_rq->last;
4457
4458         /*
4459          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4460          */
4461         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4462                 se = cfs_rq->next;
4463
4464         clear_buddies(cfs_rq, se);
4465
4466         return se;
4467 }
4468
4469 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4470
4471 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4472 {
4473         /*
4474          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4475          * was not called and update_curr() has to be done:
4476          */
4477         if (prev->on_rq)
4478                 update_curr(cfs_rq);
4479
4480         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4481         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4482
4483         check_spread(cfs_rq, prev);
4484
4485         if (prev->on_rq) {
4486                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4487                 /* Put 'current' back into the tree. */
4488                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4489                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4490                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4491         }
4492         cfs_rq->curr = NULL;
4493 }
4494
4495 static void
4496 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4497 {
4498         /*
4499          * Update run-time statistics of the 'current'.
4500          */
4501         update_curr(cfs_rq);
4502
4503         /*
4504          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4505          */
4506         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4507         update_cfs_group(curr);
4508
4509 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4510         /*
4511          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4512          * validating it and just reschedule.
4513          */
4514         if (queued) {
4515                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4516                 return;
4517         }
4518         /*
4519          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4520          */
4521         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4522                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4523                 return;
4524 #endif
4525
4526         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4527                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4528 }
4529
4530
4531 /**************************************************
4532  * CFS bandwidth control machinery
4533  */
4534
4535 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4536
4537 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4538 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4539
4540 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4541 {
4542         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4543 }
4544
4545 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4546 {
4547         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4548 }
4549
4550 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4551 {
4552         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4553 }
4554 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4555 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4556 {
4557         return true;
4558 }
4559
4560 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4561 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4562 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4563
4564 /*
4565  * default period for cfs group bandwidth.
4566  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4567  */
4568 static inline u64 default_cfs_period(void)
4569 {
4570         return 100000000ULL;
4571 }
4572
4573 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4574 {
4575         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4576 }
4577
4578 /*
4579  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
4580  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
4581  * around rq->lock.
4582  *
4583  * requires cfs_b->lock
4584  */
4585 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4586 {
4587         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF)
4588                 cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4589 }
4590
4591 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4592 {
4593         return &tg->cfs_bandwidth;
4594 }
4595
4596 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4597 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4598                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
4599 {
4600         u64 min_amount, amount = 0;
4601
4602         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4603
4604         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4605         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
4606
4607         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4608                 amount = min_amount;
4609         else {
4610                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4611
4612                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4613                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4614                         cfs_b->runtime -= amount;
4615                         cfs_b->idle = 0;
4616                 }
4617         }
4618
4619         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4620
4621         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4622 }
4623
4624 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4625 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4626 {
4627         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4628         int ret;
4629
4630         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4631         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
4632         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4633
4634         return ret;
4635 }
4636
4637 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4638 {
4639         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4640         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4641
4642         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4643                 return;
4644
4645         if (cfs_rq->throttled)
4646                 return;
4647         /*
4648          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4649          * hierarchy can be throttled
4650          */
4651         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4652                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4653 }
4654
4655 static __always_inline
4656 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4657 {
4658         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4659                 return;
4660
4661         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4662 }
4663
4664 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4665 {
4666         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4667 }
4668
4669 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4670 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4671 {
4672         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4673 }
4674
4675 /*
4676  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4677  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4678  * load-balance operations.
4679  */
4680 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4681                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4682 {
4683         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4684
4685         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4686         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4687
4688         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4689                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4690 }
4691
4692 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4693 {
4694         struct rq *rq = data;
4695         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4696
4697         cfs_rq->throttle_count--;
4698         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4699                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4700                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4701
4702                 /* Add cfs_rq with already running entity in the list */
4703                 if (cfs_rq->nr_running >= 1)
4704                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4705         }
4706
4707         return 0;
4708 }
4709
4710 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4711 {
4712         struct rq *rq = data;
4713         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4714
4715         /* group is entering throttled state, stop time */
4716         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4717                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4718                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4719         }
4720         cfs_rq->throttle_count++;
4721
4722         return 0;
4723 }
4724
4725 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4726 {
4727         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4728         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4729         struct sched_entity *se;
4730         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
4731
4732         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4733         /* This will start the period timer if necessary */
4734         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
4735                 /*
4736                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
4737                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
4738                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
4739                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
4740                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
4741                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
4742                  */
4743                 dequeue = 0;
4744         } else {
4745                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
4746                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4747         }
4748         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4749
4750         if (!dequeue)
4751                 return false;  /* Throttle no longer required. */
4752
4753         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4754
4755         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4756         rcu_read_lock();
4757         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4758         rcu_read_unlock();
4759
4760         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4761         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4762         for_each_sched_entity(se) {
4763                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4764                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4765                 if (!se->on_rq)
4766                         break;
4767
4768                 if (dequeue) {
4769                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4770                 } else {
4771                         update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
4772                         se_update_runnable(se);
4773                 }
4774
4775                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4776                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4777
4778                 if (qcfs_rq->load.weight)
4779                         dequeue = 0;
4780         }
4781
4782         if (!se)
4783                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4784
4785         /*
4786          * Note: distribution will already see us throttled via the
4787          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
4788          */
4789         cfs_rq->throttled = 1;
4790         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4791         return true;
4792 }
4793
4794 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4795 {
4796         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4797         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4798         struct sched_entity *se;
4799         long task_delta, idle_task_delta;
4800
4801         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4802
4803         cfs_rq->throttled = 0;
4804
4805         update_rq_clock(rq);
4806
4807         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4808         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4809         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4810         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4811
4812         /* update hierarchical throttle state */
4813         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4814
4815         if (!cfs_rq->load.weight)
4816                 return;
4817
4818         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4819         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4820         for_each_sched_entity(se) {
4821                 if (se->on_rq)
4822                         break;
4823                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4824                 enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4825
4826                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4827                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4828
4829                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4830                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4831                         goto unthrottle_throttle;
4832         }
4833
4834         for_each_sched_entity(se) {
4835                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4836
4837                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4838                 se_update_runnable(se);
4839
4840                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4841                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4842
4843
4844                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
4845                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4846                         goto unthrottle_throttle;
4847
4848                 /*
4849                  * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
4850                  * list. Add it back to not break the leaf list.
4851                  */
4852                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
4853                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4854         }
4855
4856         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
4857         add_nr_running(rq, task_delta);
4858
4859 unthrottle_throttle:
4860         /*
4861          * The cfs_rq_throttled() breaks in the above iteration can result in
4862          * incomplete leaf list maintenance, resulting in triggering the
4863          * assertion below.
4864          */
4865         for_each_sched_entity(se) {
4866                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4867
4868                 if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
4869                         break;
4870         }
4871
4872         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
4873
4874         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4875         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4876                 resched_curr(rq);
4877 }
4878
4879 static void distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4880 {
4881         struct cfs_rq *cfs_rq;
4882         u64 runtime, remaining = 1;
4883
4884         rcu_read_lock();
4885         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4886                                 throttled_list) {
4887                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4888                 struct rq_flags rf;
4889
4890                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
4891                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4892                         goto next;
4893
4894                 /* By the above check, this should never be true */
4895                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
4896
4897                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4898                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4899                 if (runtime > cfs_b->runtime)
4900                         runtime = cfs_b->runtime;
4901                 cfs_b->runtime -= runtime;
4902                 remaining = cfs_b->runtime;
4903                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4904
4905                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4906
4907                 /* we check whether we're throttled above */
4908                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4909                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4910
4911 next:
4912                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
4913
4914                 if (!remaining)
4915                         break;
4916         }
4917         rcu_read_unlock();
4918 }
4919
4920 /*
4921  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4922  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4923  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4924  * used to track this state.
4925  */
4926 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
4927 {
4928         int throttled;
4929
4930         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4931         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4932                 goto out_deactivate;
4933
4934         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4935         cfs_b->nr_periods += overrun;
4936
4937         /*
4938          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4939          * we're going inactive then everything else can be deferred
4940          */
4941         if (cfs_b->idle && !throttled)
4942                 goto out_deactivate;
4943
4944         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4945
4946         if (!throttled) {
4947                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4948                 cfs_b->idle = 1;
4949                 return 0;
4950         }
4951
4952         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4953         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4954
4955         /*
4956          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
4957          */
4958         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4959                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4960                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4961                 distribute_cfs_runtime(cfs_b);
4962                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4963
4964                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4965         }
4966
4967         /*
4968          * While we are ensured activity in the period following an
4969          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4970          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4971          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4972          */
4973         cfs_b->idle = 0;
4974
4975         return 0;
4976
4977 out_deactivate:
4978         return 1;
4979 }
4980
4981 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4982 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4983 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4984 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4985 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4986 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4987
4988 /*
4989  * Are we near the end of the current quota period?
4990  *
4991  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4992  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4993  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4994  */
4995 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4996 {
4997         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4998         u64 remaining;
4999
5000         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
5001         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
5002                 return 1;
5003
5004         /* is a quota refresh about to occur? */
5005         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
5006         if (remaining < min_expire)
5007                 return 1;
5008
5009         return 0;
5010 }
5011
5012 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5013 {
5014         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
5015
5016         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
5017         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
5018                 return;
5019
5020         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
5021         if (cfs_b->slack_started)
5022                 return;
5023         cfs_b->slack_started = true;
5024
5025         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
5026                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
5027                         HRTIMER_MODE_REL);
5028 }
5029
5030 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
5031 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5032 {
5033         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5034         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
5035
5036         if (slack_runtime <= 0)
5037                 return;
5038
5039         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5040         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
5041                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5042
5043                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5044                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5045                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5046                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5047         }
5048         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5049
5050         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5051         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5052 }
5053
5054 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5055 {
5056         if (!cfs_bandwidth_used())
5057                 return;
5058
5059         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5060                 return;
5061
5062         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5063 }
5064
5065 /*
5066  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5067  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5068  */
5069 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5070 {
5071         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5072         unsigned long flags;
5073
5074         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5075         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5076         cfs_b->slack_started = false;
5077
5078         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5079                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5080                 return;
5081         }
5082
5083         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5084                 runtime = cfs_b->runtime;
5085
5086         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5087
5088         if (!runtime)
5089                 return;
5090
5091         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5092
5093         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5094         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5095 }
5096
5097 /*
5098  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5099  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5100  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
5101  */
5102 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5103 {
5104         if (!cfs_bandwidth_used())
5105                 return;
5106
5107         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5108         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5109                 return;
5110
5111         /* ensure the group is not already throttled */
5112         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5113                 return;
5114
5115         /* update runtime allocation */
5116         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5117         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5118                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5119 }
5120
5121 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5122 {
5123         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5124
5125         if (!cfs_bandwidth_used())
5126                 return;
5127
5128         if (!tg->parent)
5129                 return;
5130
5131         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5132         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5133
5134         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5135         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
5136 }
5137
5138 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5139 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5140 {
5141         if (!cfs_bandwidth_used())
5142                 return false;
5143
5144         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5145                 return false;
5146
5147         /*
5148          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5149          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5150          */
5151         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5152                 return true;
5153
5154         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5155 }
5156
5157 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5158 {
5159         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5160                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5161
5162         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5163
5164         return HRTIMER_NORESTART;
5165 }
5166
5167 extern const u64 max_cfs_quota_period;
5168
5169 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5170 {
5171         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5172                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5173         unsigned long flags;
5174         int overrun;
5175         int idle = 0;
5176         int count = 0;
5177
5178         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5179         for (;;) {
5180                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5181                 if (!overrun)
5182                         break;
5183
5184                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
5185
5186                 if (++count > 3) {
5187                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
5188
5189                         /*
5190                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
5191                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
5192                          * to fail.
5193                          */
5194                         new = old * 2;
5195                         if (new < max_cfs_quota_period) {
5196                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
5197                                 cfs_b->quota *= 2;
5198
5199                                 pr_warn_ratelimited(
5200         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5201                                         smp_processor_id(),
5202                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
5203                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5204                         } else {
5205                                 pr_warn_ratelimited(
5206         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5207                                         smp_processor_id(),
5208                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
5209                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5210                         }
5211
5212                         /* reset count so we don't come right back in here */
5213                         count = 0;
5214                 }
5215         }
5216         if (idle)
5217                 cfs_b->period_active = 0;
5218         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5219
5220         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5221 }
5222
5223 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5224 {
5225         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5226         cfs_b->runtime = 0;
5227         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5228         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5229
5230         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5231         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5232         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5233         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5234         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5235         cfs_b->slack_started = false;
5236 }
5237
5238 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5239 {
5240         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5241         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5242 }
5243
5244 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5245 {
5246         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5247
5248         if (cfs_b->period_active)
5249                 return;
5250
5251         cfs_b->period_active = 1;
5252         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5253         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5254 }
5255
5256 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5257 {
5258         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5259         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5260                 return;
5261
5262         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5263         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5264 }
5265
5266 /*
5267  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5268  *
5269  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5270  * bits doesn't do much.
5271  */
5272
5273 /* cpu online calback */
5274 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5275 {
5276         struct task_group *tg;
5277
5278         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5279
5280         rcu_read_lock();
5281         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5282                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5283                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5284
5285                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5286                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5287                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5288         }
5289         rcu_read_unlock();
5290 }
5291
5292 /* cpu offline callback */
5293 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5294 {
5295         struct task_group *tg;
5296
5297         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5298
5299         rcu_read_lock();
5300         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5301                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5302
5303                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5304                         continue;
5305
5306                 /*
5307                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5308                  * there's some valid quota amount
5309                  */
5310                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5311                 /*
5312                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5313                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5314                  */
5315                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5316
5317                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5318                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5319         }
5320         rcu_read_unlock();
5321 }
5322
5323 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5324
5325 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5326 {
5327         return false;
5328 }
5329
5330 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5331 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5332 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5333 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5334 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5335
5336 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5337 {
5338         return 0;
5339 }
5340
5341 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5342 {
5343         return 0;
5344 }
5345
5346 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5347                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5348 {
5349         return 0;
5350 }
5351
5352 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5353
5354 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5355 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5356 #endif
5357
5358 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5359 {
5360         return NULL;
5361 }
5362 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5363 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5364 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5365
5366 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5367
5368 /**************************************************
5369  * CFS operations on tasks:
5370  */
5371
5372 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5373 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5374 {
5375         struct sched_entity *se = &p->se;
5376         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5377
5378         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5379
5380         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5381                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5382                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5383                 s64 delta = slice - ran;
5384
5385                 if (delta < 0) {
5386                         if (rq->curr == p)
5387                                 resched_curr(rq);
5388                         return;
5389                 }
5390                 hrtick_start(rq, delta);
5391         }
5392 }
5393
5394 /*
5395  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5396  * current task is from our class and nr_running is low enough
5397  * to matter.
5398  */
5399 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5400 {
5401         struct task_struct *curr = rq->curr;
5402
5403         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5404                 return;
5405
5406         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5407                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5408 }
5409 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5410 static inline void
5411 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5412 {
5413 }
5414
5415 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5416 {
5417 }
5418 #endif
5419
5420 #ifdef CONFIG_SMP
5421 static inline unsigned long cpu_util(int cpu);
5422
5423 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5424 {
5425         return !fits_capacity(cpu_util(cpu), capacity_of(cpu));
5426 }
5427
5428 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5429 {
5430         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
5431                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5432                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
5433         }
5434 }
5435 #else
5436 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5437 #endif
5438
5439 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
5440 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
5441 {
5442         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
5443                         rq->nr_running);
5444 }
5445
5446 #ifdef CONFIG_SMP
5447 static int sched_idle_cpu(int cpu)
5448 {
5449         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
5450 }
5451 #endif
5452
5453 /*
5454  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5455  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5456  * then put the task into the rbtree:
5457  */
5458 static void
5459 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5460 {
5461         struct cfs_rq *cfs_rq;
5462         struct sched_entity *se = &p->se;
5463         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5464
5465         /*
5466          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5467          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5468          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5469          * estimated utilization, before we update schedutil.
5470          */
5471         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5472
5473         /*
5474          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5475          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5476          * passed.
5477          */
5478         if (p->in_iowait)
5479                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5480
5481         for_each_sched_entity(se) {
5482                 if (se->on_rq)
5483                         break;
5484                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5485                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5486
5487                 cfs_rq->h_nr_running++;
5488                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5489
5490                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5491                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5492                         goto enqueue_throttle;
5493
5494                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5495         }
5496
5497         for_each_sched_entity(se) {
5498                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5499
5500                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5501                 se_update_runnable(se);
5502                 update_cfs_group(se);
5503
5504                 cfs_rq->h_nr_running++;
5505                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5506
5507                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5508                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5509                         goto enqueue_throttle;
5510
5511                /*
5512                 * One parent has been throttled and cfs_rq removed from the
5513                 * list. Add it back to not break the leaf list.
5514                 */
5515                if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5516                        list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5517         }
5518
5519         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5520         add_nr_running(rq, 1);
5521
5522         /*
5523          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5524          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5525          * ability to cross the overutilized threshold, which will
5526          * result in the load balancer ruining all the task placement
5527          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5528          * for the first enqueue operation of new tasks during the
5529          * overutilized flag detection.
5530          *
5531          * A better way of solving this problem would be to wait for
5532          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5533          * into account, but that is not straightforward to implement,
5534          * and the following generally works well enough in practice.
5535          */
5536         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
5537                 update_overutilized_status(rq);
5538
5539 enqueue_throttle:
5540         if (cfs_bandwidth_used()) {
5541                 /*
5542                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5543                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5544                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5545                  * below.
5546                  */
5547                 for_each_sched_entity(se) {
5548                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5549
5550                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5551                                 break;
5552                 }
5553         }
5554
5555         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5556
5557         hrtick_update(rq);
5558 }
5559
5560 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5561
5562 /*
5563  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5564  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5565  * update the fair scheduling stats:
5566  */
5567 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5568 {
5569         struct cfs_rq *cfs_rq;
5570         struct sched_entity *se = &p->se;
5571         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5572         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5573         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
5574
5575         for_each_sched_entity(se) {
5576                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5577                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5578
5579                 cfs_rq->h_nr_running--;
5580                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5581
5582                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5583                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5584                         goto dequeue_throttle;
5585
5586                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5587                 if (cfs_rq->load.weight) {
5588                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5589                         se = parent_entity(se);
5590                         /*
5591                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5592                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5593                          */
5594                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5595                                 set_next_buddy(se);
5596                         break;
5597                 }
5598                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5599         }
5600
5601         for_each_sched_entity(se) {
5602                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5603
5604                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5605                 se_update_runnable(se);
5606                 update_cfs_group(se);
5607
5608                 cfs_rq->h_nr_running--;
5609                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5610
5611                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5612                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5613                         goto dequeue_throttle;
5614
5615         }
5616
5617 dequeue_throttle:
5618         if (!se)
5619                 sub_nr_running(rq, 1);
5620
5621         /* balance early to pull high priority tasks */
5622         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
5623                 rq->next_balance = jiffies;
5624
5625         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5626         hrtick_update(rq);
5627 }
5628
5629 #ifdef CONFIG_SMP
5630
5631 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5632 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5633 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5634
5635 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5636
5637 static struct {
5638         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5639         atomic_t nr_cpus;
5640         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5641         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5642         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5643 } nohz ____cacheline_aligned;
5644
5645 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5646
5647 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
5648 {
5649         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
5650 }
5651
5652 /*
5653  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
5654  * @cpu: the CPU which load is requested
5655  * @p: the task which load should be discounted
5656  *
5657  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
5658  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
5659  * CPU.
5660  *
5661  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
5662  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
5663  * load.
5664  */
5665 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5666 {
5667         struct cfs_rq *cfs_rq;
5668         unsigned int load;
5669
5670         /* Task has no contribution or is new */
5671         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5672                 return cpu_load(rq);
5673
5674         cfs_rq = &rq->cfs;
5675         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
5676
5677         /* Discount task's util from CPU's util */
5678         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
5679
5680         return load;
5681 }
5682
5683 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
5684 {
5685         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
5686 }
5687
5688 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5689 {
5690         struct cfs_rq *cfs_rq;
5691         unsigned int runnable;
5692
5693         /* Task has no contribution or is new */
5694         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5695                 return cpu_runnable(rq);
5696
5697         cfs_rq = &rq->cfs;
5698         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
5699
5700         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
5701         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
5702
5703         return runnable;
5704 }
5705
5706 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5707 {
5708         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5709 }
5710
5711 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5712 {
5713         /*
5714          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5715          * jiffy will not have built up many flips.
5716          */
5717         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5718                 current->wakee_flips >>= 1;
5719                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5720         }
5721
5722         if (current->last_wakee != p) {
5723                 current->last_wakee = p;
5724                 current->wakee_flips++;
5725         }
5726 }
5727
5728 /*
5729  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5730  *
5731  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5732  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5733  *
5734  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5735  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5736  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5737  *
5738  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5739  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5740  *
5741  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5742  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5743  * socket size.
5744  */
5745 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5746 {
5747         unsigned int master = current->wakee_flips;
5748         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5749         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
5750
5751         if (master < slave)
5752                 swap(master, slave);
5753         if (slave < factor || master < slave * factor)
5754                 return 0;
5755         return 1;
5756 }
5757
5758 /*
5759  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5760  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5761  * CPU.
5762  *
5763  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5764  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5765  *
5766  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5767  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5768  *                        for the overloaded case.
5769  */
5770 static int
5771 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5772 {
5773         /*
5774          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5775          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5776          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5777          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5778          *
5779          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5780          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5781          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5782          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5783          * on one CPU.
5784          */
5785         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5786                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5787
5788         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5789                 return this_cpu;
5790
5791         return nr_cpumask_bits;
5792 }
5793
5794 static int
5795 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5796                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5797 {
5798         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5799         unsigned long task_load;
5800
5801         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
5802
5803         if (sync) {
5804                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5805
5806                 if (current_load > this_eff_load)
5807                         return this_cpu;
5808
5809                 this_eff_load -= current_load;
5810         }
5811
5812         task_load = task_h_load(p);
5813
5814         this_eff_load += task_load;
5815         if (sched_feat(WA_BIAS))
5816                 this_eff_load *= 100;
5817         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5818
5819         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
5820         prev_eff_load -= task_load;
5821         if (sched_feat(WA_BIAS))
5822                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5823         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5824
5825         /*
5826          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5827          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5828          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5829          * idle.
5830          */
5831         if (sync)
5832                 prev_eff_load += 1;
5833
5834         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5835 }
5836
5837 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5838                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5839 {
5840         int target = nr_cpumask_bits;
5841
5842         if (sched_feat(WA_IDLE))
5843                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5844
5845         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5846                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5847
5848         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5849         if (target == nr_cpumask_bits)
5850                 return prev_cpu;
5851
5852         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5853         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5854         return target;
5855 }
5856
5857 static struct sched_group *
5858 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
5859
5860 /*
5861  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
5862  */
5863 static int
5864 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5865 {
5866         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5867         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5868         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5869         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5870         int shallowest_idle_cpu = -1;
5871         int i;
5872
5873         /* Check if we have any choice: */
5874         if (group->group_weight == 1)
5875                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5876
5877         /* Traverse only the allowed CPUs */
5878         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
5879                 if (sched_idle_cpu(i))
5880                         return i;
5881
5882                 if (available_idle_cpu(i)) {
5883                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5884                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5885                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5886                                 /*
5887                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5888                                  * has the smallest exit latency irrespective
5889                                  * of any idle timestamp.
5890                                  */
5891                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5892                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5893                                 shallowest_idle_cpu = i;
5894                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5895                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5896                                 /*
5897                                  * If equal or no active idle state, then
5898                                  * the most recently idled CPU might have
5899                                  * a warmer cache.
5900                                  */
5901                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5902                                 shallowest_idle_cpu = i;
5903                         }
5904                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5905                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
5906                         if (load < min_load) {
5907                                 min_load = load;
5908                                 least_loaded_cpu = i;
5909                         }
5910                 }
5911         }
5912
5913         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5914 }
5915
5916 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5917                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
5918 {
5919         int new_cpu = cpu;
5920
5921         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
5922                 return prev_cpu;
5923
5924         /*
5925          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
5926          * prev_cpu's last_update_time.
5927          */
5928         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
5929                 sync_entity_load_avg(&p->se);
5930
5931         while (sd) {
5932                 struct sched_group *group;
5933                 struct sched_domain *tmp;
5934                 int weight;
5935
5936                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5937                         sd = sd->child;
5938                         continue;
5939                 }
5940
5941                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
5942                 if (!group) {
5943                         sd = sd->child;
5944                         continue;
5945                 }
5946
5947                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
5948                 if (new_cpu == cpu) {
5949                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
5950                         sd = sd->child;
5951                         continue;
5952                 }
5953
5954                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
5955                 cpu = new_cpu;
5956                 weight = sd->span_weight;
5957                 sd = NULL;
5958                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5959                         if (weight <= tmp->span_weight)
5960                                 break;
5961                         if (tmp->flags & sd_flag)
5962                                 sd = tmp;
5963                 }
5964         }
5965
5966         return new_cpu;
5967 }
5968
5969 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5970 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
5971 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
5972
5973 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5974 {
5975         struct sched_domain_shared *sds;
5976
5977         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5978         if (sds)
5979                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5980 }
5981
5982 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5983 {
5984         struct sched_domain_shared *sds;
5985
5986         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5987         if (sds)
5988                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5989
5990         return def;
5991 }
5992
5993 /*
5994  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5995  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5996  *
5997  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5998  * state should be fairly cheap.
5999  */
6000 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6001 {
6002         int core = cpu_of(rq);
6003         int cpu;
6004
6005         rcu_read_lock();
6006         if (test_idle_cores(core, true))
6007                 goto unlock;
6008
6009         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6010                 if (cpu == core)
6011                         continue;
6012
6013                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6014                         goto unlock;
6015         }
6016
6017         set_idle_cores(core, 1);
6018 unlock:
6019         rcu_read_unlock();
6020 }
6021
6022 /*
6023  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6024  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6025  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6026  */
6027 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6028 {
6029         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6030         int core, cpu;
6031
6032         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6033                 return -1;
6034
6035         if (!test_idle_cores(target, false))
6036                 return -1;
6037
6038         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6039
6040         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
6041                 bool idle = true;
6042
6043                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6044                         if (!available_idle_cpu(cpu)) {
6045                                 idle = false;
6046                                 break;
6047                         }
6048                 }
6049                 cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
6050
6051                 if (idle)
6052                         return core;
6053         }
6054
6055         /*
6056          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
6057          */
6058         set_idle_cores(target, 0);
6059
6060         return -1;
6061 }
6062
6063 /*
6064  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6065  */
6066 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
6067 {
6068         int cpu;
6069
6070         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6071                 return -1;
6072
6073         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6074                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6075                         continue;
6076                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6077                         return cpu;
6078         }
6079
6080         return -1;
6081 }
6082
6083 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6084
6085 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6086 {
6087         return -1;
6088 }
6089
6090 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
6091 {
6092         return -1;
6093 }
6094
6095 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6096
6097 /*
6098  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6099  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6100  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6101  */
6102 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6103 {
6104         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6105         struct sched_domain *this_sd;
6106         u64 avg_cost, avg_idle;
6107         u64 time;
6108         int this = smp_processor_id();
6109         int cpu, nr = INT_MAX;
6110
6111         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6112         if (!this_sd)
6113                 return -1;
6114
6115         /*
6116          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
6117          * particularly is sensitive here.
6118          */
6119         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
6120         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6121
6122         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
6123                 return -1;
6124
6125         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
6126                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6127                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6128                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6129                 else
6130                         nr = 4;
6131         }
6132
6133         time = cpu_clock(this);
6134
6135         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6136
6137         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6138                 if (!--nr)
6139                         return -1;
6140                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6141                         break;
6142         }
6143
6144         time = cpu_clock(this) - time;
6145         update_avg(&this_sd->avg_scan_cost, time);
6146
6147         return cpu;
6148 }
6149
6150 /*
6151  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
6152  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
6153  * maximize capacity.
6154  */
6155 static int
6156 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6157 {
6158         unsigned long best_cap = 0;
6159         int cpu, best_cpu = -1;
6160         struct cpumask *cpus;
6161
6162         sync_entity_load_avg(&p->se);
6163
6164         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6165         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6166
6167         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6168                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
6169
6170                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
6171                         continue;
6172                 if (task_fits_capacity(p, cpu_cap))
6173                         return cpu;
6174
6175                 if (cpu_cap > best_cap) {
6176                         best_cap = cpu_cap;
6177                         best_cpu = cpu;
6178                 }
6179         }
6180
6181         return best_cpu;
6182 }
6183
6184 /*
6185  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6186  */
6187 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6188 {
6189         struct sched_domain *sd;
6190         int i, recent_used_cpu;
6191
6192         /*
6193          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
6194          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
6195          */
6196         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6197                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
6198                 /*
6199                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
6200                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
6201                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
6202                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
6203                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
6204                  * capacity path.
6205                  */
6206                 if (!sd)
6207                         goto symmetric;
6208
6209                 i = select_idle_capacity(p, sd, target);
6210                 return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
6211         }
6212
6213 symmetric:
6214         if (available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target))
6215                 return target;
6216
6217         /*
6218          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6219          */
6220         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
6221             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)))
6222                 return prev;
6223
6224         /*
6225          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
6226          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
6227          * The assumption is that the wakee queued work for the
6228          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
6229          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
6230          * pattern is IO completions.
6231          */
6232         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
6233             prev == smp_processor_id() &&
6234             this_rq()->nr_running <= 1) {
6235                 return prev;
6236         }
6237
6238         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6239         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6240         if (recent_used_cpu != prev &&
6241             recent_used_cpu != target &&
6242             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6243             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
6244             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr)) {
6245                 /*
6246                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6247                  * candidate for the next wake:
6248                  */
6249                 p->recent_used_cpu = prev;
6250                 return recent_used_cpu;
6251         }
6252
6253         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6254         if (!sd)
6255                 return target;
6256
6257         i = select_idle_core(p, sd, target);
6258         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6259                 return i;
6260
6261         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
6262         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6263                 return i;
6264
6265         i = select_idle_smt(p, target);
6266         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6267                 return i;
6268
6269         return target;
6270 }
6271
6272 /**
6273  * Amount of capacity of a CPU that is (estimated to be) used by CFS tasks
6274  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6275  *
6276  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6277  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6278  * (ie cpu_capacity).
6279  *
6280  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6281  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6282  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6283  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6284  * (arch_scale_freq_capacity()).
6285  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6286  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6287  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6288  *
6289  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6290  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6291  * currently RUNNABLE on that CPU.
6292  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6293  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6294  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6295  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6296  *
6297  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6298  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6299  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6300  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6301  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6302  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6303  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6304  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6305  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6306  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6307  *
6308  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6309  */
6310 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6311 {
6312         struct cfs_rq *cfs_rq;
6313         unsigned int util;
6314
6315         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6316         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6317
6318         if (sched_feat(UTIL_EST))
6319                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6320
6321         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6322 }
6323
6324 /*
6325  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6326  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6327  * @p: the task which utilization should be discounted
6328  *
6329  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6330  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6331  * execution on that CPU.
6332  *
6333  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6334  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6335  * contributing to the CPU utilization.
6336  */
6337 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6338 {
6339         struct cfs_rq *cfs_rq;
6340         unsigned int util;
6341
6342         /* Task has no contribution or is new */
6343         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6344                 return cpu_util(cpu);
6345
6346         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6347         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6348
6349         /* Discount task's util from CPU's util */
6350         lsub_positive(&util, task_util(p));
6351
6352         /*
6353          * Covered cases:
6354          *
6355          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6356          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6357          *    and thus we return:
6358          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6359          *
6360          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6361          *    IDLE, then:
6362          *      cpu_util >= task_util
6363          *      cpu_util > util_est (== 0)
6364          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6365          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6366          *
6367          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6368          *      util_est > cpu_util
6369          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6370          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6371          *    considering the expected utilization of tasks already
6372          *    runnable on that CPU.
6373          *
6374          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6375          * covered by the following code when estimated utilization is
6376          * enabled.
6377          */
6378         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6379                 unsigned int estimated =
6380                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6381
6382                 /*
6383                  * Despite the following checks we still have a small window
6384                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6385                  * races with LB's detach_task():
6386                  *
6387                  *   detach_task()
6388                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6389                  *     ---------------------------------- A
6390                  *     deactivate_task()                   \
6391                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6392                  *         util_est_dequeue()              /
6393                  *     ---------------------------------- B
6394                  *
6395                  * The additional check on "current == p" it's required to
6396                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6397                  * reducing the chances for the above race.
6398                  */
6399                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6400                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6401
6402                 util = max(util, estimated);
6403         }
6404
6405         /*
6406          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6407          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6408          * the cpu_util call.
6409          */
6410         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6411 }
6412
6413 /*
6414  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6415  * to @dst_cpu.
6416  */
6417 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6418 {
6419         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6420         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6421
6422         /*
6423          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6424          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6425          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6426          * util_avg should already be correct.
6427          */
6428         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6429                 sub_positive(&util, task_util(p));
6430         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6431                 util += task_util(p);
6432
6433         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6434                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6435
6436                 /*
6437                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6438                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6439                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6440                  * cpu_util() after the task has been enqueued.
6441                  */
6442                 if (dst_cpu == cpu)
6443                         util_est += _task_util_est(p);
6444
6445                 util = max(util, util_est);
6446         }
6447
6448         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6449 }
6450
6451 /*
6452  * compute_energy(): Estimates the energy that @pd would consume if @p was
6453  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6454  * landscape of @pd's CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6455  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6456  * task.
6457  */
6458 static long
6459 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6460 {
6461         struct cpumask *pd_mask = perf_domain_span(pd);
6462         unsigned long cpu_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpumask_first(pd_mask));
6463         unsigned long max_util = 0, sum_util = 0;
6464         int cpu;
6465
6466         /*
6467          * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by CPUs
6468          * of another rd if they belong to the same pd. So, account for the
6469          * utilization of these CPUs too by masking pd with cpu_online_mask
6470          * instead of the rd span.
6471          *
6472          * If an entire pd is outside of the current rd, it will not appear in
6473          * its pd list and will not be accounted by compute_energy().
6474          */
6475         for_each_cpu_and(cpu, pd_mask, cpu_online_mask) {
6476                 unsigned long cpu_util, util_cfs = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6477                 struct task_struct *tsk = cpu == dst_cpu ? p : NULL;
6478
6479                 /*
6480                  * Busy time computation: utilization clamping is not
6481                  * required since the ratio (sum_util / cpu_capacity)
6482                  * is already enough to scale the EM reported power
6483                  * consumption at the (eventually clamped) cpu_capacity.
6484                  */
6485                 sum_util += schedutil_cpu_util(cpu, util_cfs, cpu_cap,
6486                                                ENERGY_UTIL, NULL);
6487
6488                 /*
6489                  * Performance domain frequency: utilization clamping
6490                  * must be considered since it affects the selection
6491                  * of the performance domain frequency.
6492                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
6493                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
6494                  */
6495                 cpu_util = schedutil_cpu_util(cpu, util_cfs, cpu_cap,
6496                                               FREQUENCY_UTIL, tsk);
6497                 max_util = max(max_util, cpu_util);
6498         }
6499
6500         return em_pd_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util);
6501 }
6502
6503 /*
6504  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6505  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6506  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6507  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6508  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6509  *
6510  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6511  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6512  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6513  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6514  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6515  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6516  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6517  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6518  * the best candidates of the performance domain.
6519  *
6520  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6521  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6522  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6523  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6524  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6525  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6526  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6527  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6528  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6529  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6530  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6531  *
6532  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6533  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6534  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6535  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6536  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6537  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6538  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6539  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6540  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6541  */
6542 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6543 {
6544         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
6545         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6546         unsigned long cpu_cap, util, base_energy = 0;
6547         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu;
6548         struct sched_domain *sd;
6549         struct perf_domain *pd;
6550
6551         rcu_read_lock();
6552         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6553         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6554                 goto fail;
6555
6556         /*
6557          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6558          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6559          */
6560         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6561         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6562                 sd = sd->parent;
6563         if (!sd)
6564                 goto fail;
6565
6566         sync_entity_load_avg(&p->se);
6567         if (!task_util_est(p))
6568                 goto unlock;
6569
6570         for (; pd; pd = pd->next) {
6571                 unsigned long cur_delta, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6572                 unsigned long base_energy_pd;
6573                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6574
6575                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
6576                 base_energy_pd = compute_energy(p, -1, pd);
6577                 base_energy += base_energy_pd;
6578
6579                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6580                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6581                                 continue;
6582
6583                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6584                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6585                         spare_cap = cpu_cap - util;
6586
6587                         /*
6588                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
6589                          * IOW, placing the task there would make the CPU
6590                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
6591                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
6592                          * aligned with schedutil_cpu_util().
6593                          */
6594                         util = uclamp_rq_util_with(cpu_rq(cpu), util, p);
6595                         if (!fits_capacity(util, cpu_cap))
6596                                 continue;
6597
6598                         /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6599                         if (cpu == prev_cpu) {
6600                                 prev_delta = compute_energy(p, prev_cpu, pd);
6601                                 prev_delta -= base_energy_pd;
6602                                 best_delta = min(best_delta, prev_delta);
6603                         }
6604
6605                         /*
6606                          * Find the CPU with the maximum spare capacity in
6607                          * the performance domain
6608                          */
6609                         if (spare_cap > max_spare_cap) {
6610                                 max_spare_cap = spare_cap;
6611                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6612                         }
6613                 }
6614
6615                 /* Evaluate the energy impact of using this CPU. */
6616                 if (max_spare_cap_cpu >= 0 && max_spare_cap_cpu != prev_cpu) {
6617                         cur_delta = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, pd);
6618                         cur_delta -= base_energy_pd;
6619                         if (cur_delta < best_delta) {
6620                                 best_delta = cur_delta;
6621                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6622                         }
6623                 }
6624         }
6625 unlock:
6626         rcu_read_unlock();
6627
6628         /*
6629          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6630          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6631          */
6632         if (prev_delta == ULONG_MAX)
6633                 return best_energy_cpu;
6634
6635         if ((prev_delta - best_delta) > ((prev_delta + base_energy) >> 4))
6636                 return best_energy_cpu;
6637
6638         return prev_cpu;
6639
6640 fail:
6641         rcu_read_unlock();
6642
6643         return -1;
6644 }
6645
6646 /*
6647  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6648  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6649  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6650  *
6651  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6652  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6653  *
6654  * Returns the target CPU number.
6655  *
6656  * preempt must be disabled.
6657  */
6658 static int
6659 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6660 {
6661         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6662         int cpu = smp_processor_id();
6663         int new_cpu = prev_cpu;
6664         int want_affine = 0;
6665         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6666
6667         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6668                 record_wakee(p);
6669
6670                 if (sched_energy_enabled()) {
6671                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6672                         if (new_cpu >= 0)
6673                                 return new_cpu;
6674                         new_cpu = prev_cpu;
6675                 }
6676
6677                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
6678         }
6679
6680         rcu_read_lock();
6681         for_each_domain(cpu, tmp) {
6682                 /*
6683                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6684                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6685                  */
6686                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6687                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6688                         if (cpu != prev_cpu)
6689                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6690
6691                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6692                         break;
6693                 }
6694
6695                 if (tmp->flags & sd_flag)
6696                         sd = tmp;
6697                 else if (!want_affine)
6698                         break;
6699         }
6700
6701         if (unlikely(sd)) {
6702                 /* Slow path */
6703                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6704         } else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) { /* XXX always ? */
6705                 /* Fast path */
6706
6707                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6708
6709                 if (want_affine)
6710                         current->recent_used_cpu = cpu;
6711         }
6712         rcu_read_unlock();
6713
6714         return new_cpu;
6715 }
6716
6717 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6718
6719 /*
6720  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6721  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6722  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6723  */
6724 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6725 {
6726         /*
6727          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6728          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6729          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6730          * the task on the new runqueue.
6731          */
6732         if (p->state == TASK_WAKING) {
6733                 struct sched_entity *se = &p->se;
6734                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6735                 u64 min_vruntime;
6736
6737 #ifndef CONFIG_64BIT
6738                 u64 min_vruntime_copy;
6739
6740                 do {
6741                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6742                         smp_rmb();
6743                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6744                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6745 #else
6746                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6747 #endif
6748
6749                 se->vruntime -= min_vruntime;
6750         }
6751
6752         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6753                 /*
6754                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6755                  * rq->lock and can modify state directly.
6756                  */
6757                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6758                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6759
6760         } else {
6761                 /*
6762                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6763                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6764                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6765                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6766                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6767                  * sounds not bad.
6768                  */
6769                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6770         }
6771
6772         /* Tell new CPU we are migrated */
6773         p->se.avg.last_update_time = 0;
6774
6775         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6776         p->se.exec_start = 0;
6777
6778         update_scan_period(p, new_cpu);
6779 }
6780
6781 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6782 {
6783         remove_entity_load_avg(&p->se);
6784 }
6785
6786 static int
6787 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6788 {
6789         if (rq->nr_running)
6790                 return 1;
6791
6792         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
6793 }
6794 #endif /* CONFIG_SMP */
6795
6796 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6797 {
6798         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6799
6800         /*
6801          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6802          * to virtual-time in his units.
6803          *
6804          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6805          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6806          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6807          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6808          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6809          *
6810          * This is especially important for buddies when the leftmost
6811          * task is higher priority than the buddy.
6812          */
6813         return calc_delta_fair(gran, se);
6814 }
6815
6816 /*
6817  * Should 'se' preempt 'curr'.
6818  *
6819  *             |s1
6820  *        |s2
6821  *   |s3
6822  *         g
6823  *      |<--->|c
6824  *
6825  *  w(c, s1) = -1
6826  *  w(c, s2) =  0
6827  *  w(c, s3) =  1
6828  *
6829  */
6830 static int
6831 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6832 {
6833         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6834
6835         if (vdiff <= 0)
6836                 return -1;
6837
6838         gran = wakeup_gran(se);
6839         if (vdiff > gran)
6840                 return 1;
6841
6842         return 0;
6843 }
6844
6845 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6846 {
6847         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6848                 return;
6849
6850         for_each_sched_entity(se) {
6851                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6852                         return;
6853                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6854         }
6855 }
6856
6857 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6858 {
6859         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6860                 return;
6861
6862         for_each_sched_entity(se) {
6863                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6864                         return;
6865                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6866         }
6867 }
6868
6869 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6870 {
6871         for_each_sched_entity(se)
6872                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6873 }
6874
6875 /*
6876  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6877  */
6878 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6879 {
6880         struct task_struct *curr = rq->curr;
6881         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6882         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6883         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6884         int next_buddy_marked = 0;
6885
6886         if (unlikely(se == pse))
6887                 return;
6888
6889         /*
6890          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6891          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6892          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6893          * next-buddy nomination below.
6894          */
6895         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6896                 return;
6897
6898         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6899                 set_next_buddy(pse);
6900                 next_buddy_marked = 1;
6901         }
6902
6903         /*
6904          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6905          * wake up path.
6906          *
6907          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6908          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6909          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6910          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6911          * below.
6912          */
6913         if (test_tsk_need_resched(curr))
6914                 return;
6915
6916         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6917         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
6918             likely(!task_has_idle_policy(p)))
6919                 goto preempt;
6920
6921         /*
6922          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6923          * is driven by the tick):
6924          */
6925         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6926                 return;
6927
6928         find_matching_se(&se, &pse);
6929         update_curr(cfs_rq_of(se));
6930         BUG_ON(!pse);
6931         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6932                 /*
6933                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6934                  * triggering this preemption.
6935                  */
6936                 if (!next_buddy_marked)
6937                         set_next_buddy(pse);
6938                 goto preempt;
6939         }
6940
6941         return;
6942
6943 preempt:
6944         resched_curr(rq);
6945         /*
6946          * Only set the backward buddy when the current task is still
6947          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6948          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6949          * point, either of which can * drop the rq lock.
6950          *
6951          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6952          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6953          */
6954         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6955                 return;
6956
6957         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6958                 set_last_buddy(se);
6959 }
6960
6961 struct task_struct *
6962 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6963 {
6964         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6965         struct sched_entity *se;
6966         struct task_struct *p;
6967         int new_tasks;
6968
6969 again:
6970         if (!sched_fair_runnable(rq))
6971                 goto idle;
6972
6973 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6974         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
6975                 goto simple;
6976
6977         /*
6978          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6979          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6980          *
6981          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6982          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6983          */
6984
6985         do {
6986                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6987
6988                 /*
6989                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6990                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6991                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6992                  * forget we've ever seen it.
6993                  */
6994                 if (curr) {
6995                         if (curr->on_rq)
6996                                 update_curr(cfs_rq);
6997                         else
6998                                 curr = NULL;
6999
7000                         /*
7001                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
7002                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
7003                          * Therefore the nr_running test will indeed
7004                          * be correct.
7005                          */
7006                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
7007                                 cfs_rq = &rq->cfs;
7008
7009                                 if (!cfs_rq->nr_running)
7010                                         goto idle;
7011
7012                                 goto simple;
7013                         }
7014                 }
7015
7016                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7017                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7018         } while (cfs_rq);
7019
7020         p = task_of(se);
7021
7022         /*
7023          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7024          * is a different task than we started out with, try and touch the
7025          * least amount of cfs_rqs.
7026          */
7027         if (prev != p) {
7028                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7029
7030                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7031                         int se_depth = se->depth;
7032                         int pse_depth = pse->depth;
7033
7034                         if (se_depth <= pse_depth) {
7035                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7036                                 pse = parent_entity(pse);
7037                         }
7038                         if (se_depth >= pse_depth) {
7039                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7040                                 se = parent_entity(se);
7041                         }
7042                 }
7043
7044                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7045                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7046         }
7047
7048         goto done;
7049 simple:
7050 #endif
7051         if (prev)
7052                 put_prev_task(rq, prev);
7053
7054         do {
7055                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7056                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7057                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7058         } while (cfs_rq);
7059
7060         p = task_of(se);
7061
7062 done: __maybe_unused;
7063 #ifdef CONFIG_SMP
7064         /*
7065          * Move the next running task to the front of
7066          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7067          * one.
7068          */
7069         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7070 #endif
7071
7072         if (hrtick_enabled(rq))
7073                 hrtick_start_fair(rq, p);
7074
7075         update_misfit_status(p, rq);
7076
7077         return p;
7078
7079 idle:
7080         if (!rf)
7081                 return NULL;
7082
7083         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
7084
7085         /*
7086          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7087          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7088          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7089          */
7090         if (new_tasks < 0)
7091                 return RETRY_TASK;
7092
7093         if (new_tasks > 0)
7094                 goto again;
7095
7096         /*
7097          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7098          * lost_idle_time of clock_pelt
7099          */
7100         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7101
7102         return NULL;
7103 }
7104
7105 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
7106 {
7107         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
7108 }
7109
7110 /*
7111  * Account for a descheduled task:
7112  */
7113 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7114 {
7115         struct sched_entity *se = &prev->se;
7116         struct cfs_rq *cfs_rq;
7117
7118         for_each_sched_entity(se) {
7119                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7120                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7121         }
7122 }
7123
7124 /*
7125  * sched_yield() is very simple
7126  *
7127  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7128  */
7129 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7130 {
7131         struct task_struct *curr = rq->curr;
7132         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7133         struct sched_entity *se = &curr->se;
7134
7135         /*
7136          * Are we the only task in the tree?
7137          */
7138         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7139                 return;
7140
7141         clear_buddies(cfs_rq, se);
7142
7143         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7144                 update_rq_clock(rq);
7145                 /*
7146                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7147                  */
7148                 update_curr(cfs_rq);
7149                 /*
7150                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7151                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7152                  * and double the fastpath cost.
7153                  */
7154                 rq_clock_skip_update(rq);
7155         }
7156
7157         set_skip_buddy(se);
7158 }
7159
7160 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
7161 {
7162         struct sched_entity *se = &p->se;
7163
7164         /* throttled hierarchies are not runnable */
7165         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7166                 return false;
7167
7168         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7169         set_next_buddy(se);
7170
7171         yield_task_fair(rq);
7172
7173         return true;
7174 }
7175
7176 #ifdef CONFIG_SMP
7177 /**************************************************
7178  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7179  *
7180  * BASICS
7181  *
7182  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7183  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7184  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7185  *
7186  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7187  *
7188  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7189  * W_i,0 is defined as:
7190  *
7191  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7192  *
7193  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7194  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7195  *
7196  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7197  * weight:
7198  *
7199  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7200  *
7201  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7202  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7203  * can also include other factors [XXX].
7204  *
7205  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7206  * directly from (1):
7207  *
7208  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7209  *
7210  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7211  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7212  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7213  *
7214  * [XXX expand on:
7215  *     - infeasible weights;
7216  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7217  *
7218  *
7219  * SCHED DOMAINS
7220  *
7221  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7222  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7223  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7224  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7225  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7226  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7227  * the groups.
7228  *
7229  * This yields:
7230  *
7231  *     log_2 n     1     n
7232  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7233  *     i = 0      2^i   2^i
7234  *                               `- size of each group
7235  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7236  *         |         `- freq
7237  *         `- sum over all levels
7238  *
7239  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7240  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7241  *
7242  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7243  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7244  *
7245  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7246  *
7247  *             log_2 n
7248  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7249  *             k = 0
7250  *
7251  * And you'll find that:
7252  *
7253  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7254  *
7255  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7256  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7257  * of:
7258  *
7259  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7260  *
7261  *
7262  * WORK CONSERVING
7263  *
7264  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7265  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7266  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7267  *
7268  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7269  * time.
7270  *
7271  * [XXX more?]
7272  *
7273  *
7274  * CGROUPS
7275  *
7276  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7277  *
7278  *                                s_k,i
7279  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7280  *                                 S_k
7281  *
7282  * Where
7283  *
7284  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7285  *
7286  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7287  *
7288  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7289  * property.
7290  *
7291  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7292  *      rewrite all of this once again.]
7293  */
7294
7295 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7296
7297 enum fbq_type { regular, remote, all };
7298
7299 /*
7300  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
7301  *
7302  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
7303  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
7304  * group. See update_sd_pick_busiest().
7305  */
7306 enum group_type {
7307         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
7308         group_has_spare = 0,
7309         /*
7310          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
7311          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
7312          */
7313         group_fully_busy,
7314         /*
7315          * SD_ASYM_CPUCAPACITY only: One task doesn't fit with CPU's capacity
7316          * and must be migrated to a more powerful CPU.
7317          */
7318         group_misfit_task,
7319         /*
7320          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
7321          * and the task should be migrated to it instead of running on the
7322          * current CPU.
7323          */
7324         group_asym_packing,
7325         /*
7326          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
7327          * from balancing the load across the system.
7328          */
7329         group_imbalanced,
7330         /*
7331          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
7332          * tasks.
7333          */
7334         group_overloaded
7335 };
7336
7337 enum migration_type {
7338         migrate_load = 0,
7339         migrate_util,
7340         migrate_task,
7341         migrate_misfit
7342 };
7343
7344 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7345 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7346 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7347 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7348 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
7349 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
7350
7351 struct lb_env {
7352         struct sched_domain     *sd;
7353
7354         struct rq               *src_rq;
7355         int                     src_cpu;
7356
7357         int                     dst_cpu;
7358         struct rq               *dst_rq;
7359
7360         struct cpumask          *dst_grpmask;
7361         int                     new_dst_cpu;
7362         enum cpu_idle_type      idle;
7363         long                    imbalance;
7364         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7365         struct cpumask          *cpus;
7366
7367         unsigned int            flags;
7368
7369         unsigned int            loop;
7370         unsigned int            loop_break;
7371         unsigned int            loop_max;
7372
7373         enum fbq_type           fbq_type;
7374         enum migration_type     migration_type;
7375         struct list_head        tasks;
7376 };
7377
7378 /*
7379  * Is this task likely cache-hot:
7380  */
7381 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7382 {
7383         s64 delta;
7384
7385         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7386
7387         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7388                 return 0;
7389
7390         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7391                 return 0;
7392
7393         /*
7394          * Buddy candidates are cache hot:
7395          */
7396         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7397                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7398                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7399                 return 1;
7400
7401         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7402                 return 1;
7403         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7404                 return 0;
7405
7406         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7407
7408         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7409 }
7410
7411 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7412 /*
7413  * Returns 1, if task migration degrades locality
7414  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7415  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7416  */
7417 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7418 {
7419         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7420         unsigned long src_weight, dst_weight;
7421         int src_nid, dst_nid, dist;
7422
7423         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7424                 return -1;
7425
7426         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7427                 return -1;
7428
7429         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7430         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7431
7432         if (src_nid == dst_nid)
7433                 return -1;
7434
7435         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7436         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7437                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7438                         return 1;
7439                 else
7440                         return -1;
7441         }
7442
7443         /* Encourage migration to the preferred node. */
7444         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7445                 return 0;
7446
7447         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7448         if (env->idle == CPU_IDLE)
7449                 return -1;
7450
7451         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7452         if (numa_group) {
7453                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7454                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7455         } else {
7456                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7457                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7458         }
7459
7460         return dst_weight < src_weight;
7461 }
7462
7463 #else
7464 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7465                                              struct lb_env *env)
7466 {
7467         return -1;
7468 }
7469 #endif
7470
7471 /*
7472  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7473  */
7474 static
7475 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7476 {
7477         int tsk_cache_hot;
7478
7479         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7480
7481         /*
7482          * We do not migrate tasks that are:
7483          * 1) throttled_lb_pair, or
7484          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
7485          * 3) running (obviously), or
7486          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7487          */
7488         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7489                 return 0;
7490
7491         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
7492                 int cpu;
7493
7494                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7495
7496                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7497
7498                 /*
7499                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7500                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7501                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7502                  *
7503                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7504                  * already computed one in current iteration.
7505                  */
7506                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7507                         return 0;
7508
7509                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7510                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7511                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7512                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7513                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7514                                 break;
7515                         }
7516                 }
7517
7518                 return 0;
7519         }
7520
7521         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7522         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7523
7524         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7525                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7526                 return 0;
7527         }
7528
7529         /*
7530          * Aggressive migration if:
7531          * 1) destination numa is preferred
7532          * 2) task is cache cold, or
7533          * 3) too many balance attempts have failed.
7534          */
7535         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7536         if (tsk_cache_hot == -1)
7537                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7538
7539         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7540             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7541                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7542                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7543                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7544                 }
7545                 return 1;
7546         }
7547
7548         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7549         return 0;
7550 }
7551
7552 /*
7553  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7554  */
7555 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7556 {
7557         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7558
7559         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7560         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7561 }
7562
7563 /*
7564  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7565  * part of active balancing operations within "domain".
7566  *
7567  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7568  */
7569 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7570 {
7571         struct task_struct *p;
7572
7573         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7574
7575         list_for_each_entry_reverse(p,
7576                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7577                 if (!can_migrate_task(p, env))
7578                         continue;
7579
7580                 detach_task(p, env);
7581
7582                 /*
7583                  * Right now, this is only the second place where
7584                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7585                  * so we can safely collect stats here rather than
7586                  * inside detach_tasks().
7587                  */
7588                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7589                 return p;
7590         }
7591         return NULL;
7592 }
7593
7594 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7595
7596 /*
7597  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
7598  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7599  *
7600  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7601  */
7602 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7603 {
7604         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7605         unsigned long util, load;
7606         struct task_struct *p;
7607         int detached = 0;
7608
7609         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7610
7611         if (env->imbalance <= 0)
7612                 return 0;
7613
7614         while (!list_empty(tasks)) {
7615                 /*
7616                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7617                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7618                  */
7619                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7620                         break;
7621
7622                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7623
7624                 env->loop++;
7625                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7626                 if (env->loop > env->loop_max)
7627                         break;
7628
7629                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7630                 if (env->loop > env->loop_break) {
7631                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7632                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7633                         break;
7634                 }
7635
7636                 if (!can_migrate_task(p, env))
7637                         goto next;
7638
7639                 switch (env->migration_type) {
7640                 case migrate_load:
7641                         load = task_h_load(p);
7642
7643                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
7644                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7645                                 goto next;
7646
7647                         /*
7648                          * Make sure that we don't migrate too much load.
7649                          * Nevertheless, let relax the constraint if
7650                          * scheduler fails to find a good waiting task to
7651                          * migrate.
7652                          */
7653                         if (load/2 > env->imbalance &&
7654                             env->sd->nr_balance_failed <= env->sd->cache_nice_tries)
7655                                 goto next;
7656
7657                         env->imbalance -= load;
7658                         break;
7659
7660                 case migrate_util:
7661                         util = task_util_est(p);
7662
7663                         if (util > env->imbalance)
7664                                 goto next;
7665
7666                         env->imbalance -= util;
7667                         break;
7668
7669                 case migrate_task:
7670                         env->imbalance--;
7671                         break;
7672
7673                 case migrate_misfit:
7674                         /* This is not a misfit task */
7675                         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(env->src_cpu)))
7676                                 goto next;
7677
7678                         env->imbalance = 0;
7679                         break;
7680                 }
7681
7682                 detach_task(p, env);
7683                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7684
7685                 detached++;
7686
7687 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
7688                 /*
7689                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7690                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7691                  * the critical section.
7692                  */
7693                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7694                         break;
7695 #endif
7696
7697                 /*
7698                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7699                  * load/util/tasks.
7700                  */
7701                 if (env->imbalance <= 0)
7702                         break;
7703
7704                 continue;
7705 next:
7706                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7707         }
7708
7709         /*
7710          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7711          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7712          * than inside detach_one_task().
7713          */
7714         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7715
7716         return detached;
7717 }
7718
7719 /*
7720  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7721  */
7722 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7723 {
7724         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7725
7726         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7727         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7728         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7729 }
7730
7731 /*
7732  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7733  * its new rq.
7734  */
7735 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7736 {
7737         struct rq_flags rf;
7738
7739         rq_lock(rq, &rf);
7740         update_rq_clock(rq);
7741         attach_task(rq, p);
7742         rq_unlock(rq, &rf);
7743 }
7744
7745 /*
7746  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7747  * new rq.
7748  */
7749 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7750 {
7751         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7752         struct task_struct *p;
7753         struct rq_flags rf;
7754
7755         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7756         update_rq_clock(env->dst_rq);
7757
7758         while (!list_empty(tasks)) {
7759                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7760                 list_del_init(&p->se.group_node);
7761
7762                 attach_task(env->dst_rq, p);
7763         }
7764
7765         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7766 }
7767
7768 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7769 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7770 {
7771         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7772                 return true;
7773
7774         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7775                 return true;
7776
7777         return false;
7778 }
7779
7780 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
7781 {
7782         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
7783                 return true;
7784
7785         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
7786                 return true;
7787
7788         if (thermal_load_avg(rq))
7789                 return true;
7790
7791 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
7792         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
7793                 return true;
7794 #endif
7795
7796         return false;
7797 }
7798
7799 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
7800 {
7801         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7802
7803         if (!has_blocked)
7804                 rq->has_blocked_load = 0;
7805 }
7806 #else
7807 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
7808 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
7809 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
7810 #endif
7811
7812 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
7813 {
7814         const struct sched_class *curr_class;
7815         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
7816         unsigned long thermal_pressure;
7817         bool decayed;
7818
7819         /*
7820          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
7821          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
7822          */
7823         curr_class = rq->curr->sched_class;
7824
7825         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
7826
7827         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
7828                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
7829                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
7830                   update_irq_load_avg(rq, 0);
7831
7832         if (others_have_blocked(rq))
7833                 *done = false;
7834
7835         return decayed;
7836 }
7837
7838 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7839
7840 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7841 {
7842         if (cfs_rq->load.weight)
7843                 return false;
7844
7845         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7846                 return false;
7847
7848         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7849                 return false;
7850
7851         if (cfs_rq->avg.runnable_sum)
7852                 return false;
7853
7854         return true;
7855 }
7856
7857 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
7858 {
7859         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7860         bool decayed = false;
7861         int cpu = cpu_of(rq);
7862
7863         /*
7864          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7865          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7866          */
7867         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7868                 struct sched_entity *se;
7869
7870                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
7871                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7872
7873                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
7874                                 decayed = true;
7875                 }
7876
7877                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7878                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7879                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7880                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7881
7882                 /*
7883                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7884                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7885                  */
7886                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7887                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7888
7889                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7890                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7891                         *done = false;
7892         }
7893
7894         return decayed;
7895 }
7896
7897 /*
7898  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7899  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7900  * group is a fraction of its parents load.
7901  */
7902 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7903 {
7904         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7905         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7906         unsigned long now = jiffies;
7907         unsigned long load;
7908
7909         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7910                 return;
7911
7912         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
7913         for_each_sched_entity(se) {
7914                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7915                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
7916                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7917                         break;
7918         }
7919
7920         if (!se) {
7921                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7922                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7923         }
7924
7925         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
7926                 load = cfs_rq->h_load;
7927                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7928                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7929                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7930                 cfs_rq->h_load = load;
7931                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7932         }
7933 }
7934
7935 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7936 {
7937         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7938
7939         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7940         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7941                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7942 }
7943 #else
7944 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
7945 {
7946         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7947         bool decayed;
7948
7949         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
7950         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7951                 *done = false;
7952
7953         return decayed;
7954 }
7955
7956 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7957 {
7958         return p->se.avg.load_avg;
7959 }
7960 #endif
7961
7962 static void update_blocked_averages(int cpu)
7963 {
7964         bool decayed = false, done = true;
7965         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7966         struct rq_flags rf;
7967
7968         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7969         update_rq_clock(rq);
7970
7971         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
7972         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
7973
7974         update_blocked_load_status(rq, !done);
7975         if (decayed)
7976                 cpufreq_update_util(rq, 0);
7977         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7978 }
7979
7980 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7981
7982 /*
7983  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7984  */
7985 struct sg_lb_stats {
7986         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7987         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7988         unsigned long group_capacity;
7989         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
7990         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
7991         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
7992         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
7993         unsigned int idle_cpus;
7994         unsigned int group_weight;
7995         enum group_type group_type;
7996         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
7997         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
7998 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7999         unsigned int nr_numa_running;
8000         unsigned int nr_preferred_running;
8001 #endif
8002 };
8003
8004 /*
8005  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
8006  *               during load balancing.
8007  */
8008 struct sd_lb_stats {
8009         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
8010         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
8011         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
8012         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
8013         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
8014         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
8015
8016         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
8017         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
8018 };
8019
8020 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
8021 {
8022         /*
8023          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
8024          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
8025          * We must however set busiest_stat::group_type and
8026          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
8027          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
8028          */
8029         *sds = (struct sd_lb_stats){
8030                 .busiest = NULL,
8031                 .local = NULL,
8032                 .total_load = 0UL,
8033                 .total_capacity = 0UL,
8034                 .busiest_stat = {
8035                         .idle_cpus = UINT_MAX,
8036                         .group_type = group_has_spare,
8037                 },
8038         };
8039 }
8040
8041 static unsigned long scale_rt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8042 {
8043         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8044         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8045         unsigned long used, free;
8046         unsigned long irq;
8047
8048         irq = cpu_util_irq(rq);
8049
8050         if (unlikely(irq >= max))
8051                 return 1;
8052
8053         /*
8054          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
8055          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
8056          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
8057          * average uses the actual delta max capacity(load).
8058          */
8059         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
8060         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
8061         used += thermal_load_avg(rq);
8062
8063         if (unlikely(used >= max))
8064                 return 1;
8065
8066         free = max - used;
8067
8068         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
8069 }
8070
8071 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8072 {
8073         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(sd, cpu);
8074         struct sched_group *sdg = sd->groups;
8075
8076         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8077
8078         if (!capacity)
8079                 capacity = 1;
8080
8081         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
8082         sdg->sgc->capacity = capacity;
8083         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
8084         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
8085 }
8086
8087 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8088 {
8089         struct sched_domain *child = sd->child;
8090         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
8091         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
8092         unsigned long interval;
8093
8094         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8095         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8096         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8097
8098         if (!child) {
8099                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8100                 return;
8101         }
8102
8103         capacity = 0;
8104         min_capacity = ULONG_MAX;
8105         max_capacity = 0;
8106
8107         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8108                 /*
8109                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8110                  * span the current group.
8111                  */
8112
8113                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
8114                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
8115
8116                         capacity += cpu_cap;
8117                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
8118                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
8119                 }
8120         } else  {
8121                 /*
8122                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8123                  * span the current group.
8124                  */
8125
8126                 group = child->groups;
8127                 do {
8128                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8129
8130                         capacity += sgc->capacity;
8131                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8132                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8133                         group = group->next;
8134                 } while (group != child->groups);
8135         }
8136
8137         sdg->sgc->capacity = capacity;
8138         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8139         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8140 }
8141
8142 /*
8143  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8144  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8145  * Return true is the capacity is reduced
8146  */
8147 static inline int
8148 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8149 {
8150         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8151                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8152 }
8153
8154 /*
8155  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
8156  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
8157  * the task's current CPU is heavily pressured.
8158  */
8159 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8160 {
8161         return rq->misfit_task_load &&
8162                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
8163                  check_cpu_capacity(rq, sd));
8164 }
8165
8166 /*
8167  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8168  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
8169  *
8170  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8171  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8172  * Something like:
8173  *
8174  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8175  *              *     * * *
8176  *
8177  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8178  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8179  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8180  *
8181  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8182  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8183  * moving tasks due to affinity constraints.
8184  *
8185  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8186  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8187  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8188  * to create an effective group imbalance.
8189  *
8190  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8191  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8192  * subtle and fragile situation.
8193  */
8194
8195 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8196 {
8197         return group->sgc->imbalance;
8198 }
8199
8200 /*
8201  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8202  * be used by some tasks.
8203  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8204  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8205  * available capacity for CFS tasks.
8206  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8207  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8208  * capacity in meaningful for the load balancer.
8209  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8210  * any benefit for the load balance.
8211  */
8212 static inline bool
8213 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8214 {
8215         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8216                 return true;
8217
8218         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8219                         (sgs->group_runnable * 100))
8220                 return false;
8221
8222         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8223                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8224                 return true;
8225
8226         return false;
8227 }
8228
8229 /*
8230  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8231  *  handle.
8232  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8233  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8234  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8235  *  false.
8236  */
8237 static inline bool
8238 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8239 {
8240         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8241                 return false;
8242
8243         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8244                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8245                 return true;
8246
8247         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8248                         (sgs->group_runnable * 100))
8249                 return true;
8250
8251         return false;
8252 }
8253
8254 /*
8255  * group_smaller_min_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8256  * per-CPU capacity than sched_group ref.
8257  */
8258 static inline bool
8259 group_smaller_min_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8260 {
8261         return fits_capacity(sg->sgc->min_capacity, ref->sgc->min_capacity);
8262 }
8263
8264 /*
8265  * group_smaller_max_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8266  * per-CPU capacity_orig than sched_group ref.
8267  */
8268 static inline bool
8269 group_smaller_max_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8270 {
8271         return fits_capacity(sg->sgc->max_capacity, ref->sgc->max_capacity);
8272 }
8273
8274 static inline enum
8275 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
8276                           struct sched_group *group,
8277                           struct sg_lb_stats *sgs)
8278 {
8279         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
8280                 return group_overloaded;
8281
8282         if (sg_imbalanced(group))
8283                 return group_imbalanced;
8284
8285         if (sgs->group_asym_packing)
8286                 return group_asym_packing;
8287
8288         if (sgs->group_misfit_task_load)
8289                 return group_misfit_task;
8290
8291         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
8292                 return group_fully_busy;
8293
8294         return group_has_spare;
8295 }
8296
8297 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
8298 {
8299 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8300         unsigned int cpu = rq->cpu;
8301
8302         if (!rq->has_blocked_load)
8303                 return false;
8304
8305         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
8306                 return false;
8307
8308         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
8309                 return true;
8310
8311         update_blocked_averages(cpu);
8312
8313         return rq->has_blocked_load;
8314 #else
8315         return false;
8316 #endif
8317 }
8318
8319 /**
8320  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8321  * @env: The load balancing environment.
8322  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8323  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8324  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
8325  */
8326 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8327                                       struct sched_group *group,
8328                                       struct sg_lb_stats *sgs,
8329                                       int *sg_status)
8330 {
8331         int i, nr_running, local_group;
8332
8333         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8334
8335         local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(group));
8336
8337         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8338                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8339
8340                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
8341                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
8342
8343                 sgs->group_load += cpu_load(rq);
8344                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8345                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
8346                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8347
8348                 nr_running = rq->nr_running;
8349                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8350
8351                 if (nr_running > 1)
8352                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8353
8354                 if (cpu_overutilized(i))
8355                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
8356
8357 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8358                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8359                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8360 #endif
8361                 /*
8362                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8363                  */
8364                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
8365                         sgs->idle_cpus++;
8366                         /* Idle cpu can't have misfit task */
8367                         continue;
8368                 }
8369
8370                 if (local_group)
8371                         continue;
8372
8373                 /* Check for a misfit task on the cpu */
8374                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8375                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8376                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8377                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8378                 }
8379         }
8380
8381         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
8382         if (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
8383             env->idle != CPU_NOT_IDLE &&
8384             sgs->sum_h_nr_running &&
8385             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu)) {
8386                 sgs->group_asym_packing = 1;
8387         }
8388
8389         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8390
8391         sgs->group_weight = group->group_weight;
8392
8393         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
8394
8395         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
8396         if (sgs->group_type == group_overloaded)
8397                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8398                                 sgs->group_capacity;
8399 }
8400
8401 /**
8402  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8403  * @env: The load balancing environment.
8404  * @sds: sched_domain statistics
8405  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8406  * @sgs: sched_group statistics
8407  *
8408  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8409  * busiest group.
8410  *
8411  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8412  * busiest group. %false otherwise.
8413  */
8414 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8415                                    struct sd_lb_stats *sds,
8416                                    struct sched_group *sg,
8417                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8418 {
8419         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8420
8421         /* Make sure that there is at least one task to pull */
8422         if (!sgs->sum_h_nr_running)
8423                 return false;
8424
8425         /*
8426          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8427          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8428          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8429          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8430          */
8431         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8432             (!group_smaller_max_cpu_capacity(sg, sds->local) ||
8433              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
8434                 return false;
8435
8436         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8437                 return true;
8438
8439         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8440                 return false;
8441
8442         /*
8443          * The candidate and the current busiest group are the same type of
8444          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
8445          */
8446
8447         switch (sgs->group_type) {
8448         case group_overloaded:
8449                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
8450                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8451                         return false;
8452                 break;
8453
8454         case group_imbalanced:
8455                 /*
8456                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
8457                  * choose one more than another.
8458                  */
8459                 return false;
8460
8461         case group_asym_packing:
8462                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8463                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
8464                         return false;
8465                 break;
8466
8467         case group_misfit_task:
8468                 /*
8469                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
8470                  * misfit.
8471                  */
8472                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8473                         return false;
8474                 break;
8475
8476         case group_fully_busy:
8477                 /*
8478                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
8479                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
8480                  * group because tasks have all compute capacity that they need
8481                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
8482                  * contention when accessing shared HW resources.
8483                  *
8484                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
8485                  * select the 1st one.
8486                  */
8487                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8488                         return false;
8489                 break;
8490
8491         case group_has_spare:
8492                 /*
8493                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
8494                  * and highest number of running tasks. We could also compare
8495                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
8496                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
8497                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
8498                  */
8499                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
8500                         return false;
8501                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
8502                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
8503                         return false;
8504
8505                 break;
8506         }
8507
8508         /*
8509          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
8510          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
8511          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
8512          * considered.
8513          */
8514         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
8515             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
8516             (group_smaller_min_cpu_capacity(sds->local, sg)))
8517                 return false;
8518
8519         return true;
8520 }
8521
8522 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8523 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8524 {
8525         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8526                 return regular;
8527         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8528                 return remote;
8529         return all;
8530 }
8531
8532 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8533 {
8534         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8535                 return regular;
8536         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8537                 return remote;
8538         return all;
8539 }
8540 #else
8541 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8542 {
8543         return all;
8544 }
8545
8546 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8547 {
8548         return regular;
8549 }
8550 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8551
8552
8553 struct sg_lb_stats;
8554
8555 /*
8556  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
8557  */
8558
8559 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
8560 {
8561         /* Task has no contribution or is new */
8562         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
8563                 return 0;
8564
8565         if (task_on_rq_queued(p))
8566                 return 1;
8567
8568         return 0;
8569 }
8570
8571 /**
8572  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
8573  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
8574  * @p: task which should be ignored.
8575  *
8576  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
8577  */
8578 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
8579 {
8580         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8581
8582         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
8583                 return 0;
8584
8585         /*
8586          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
8587          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
8588          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
8589          */
8590
8591 #ifdef CONFIG_SMP
8592         if (rq->ttwu_pending)
8593                 return 0;
8594 #endif
8595
8596         return 1;
8597 }
8598
8599 /*
8600  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
8601  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
8602  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8603  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8604  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
8605  */
8606 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
8607                                           struct sched_group *group,
8608                                           struct sg_lb_stats *sgs,
8609                                           struct task_struct *p)
8610 {
8611         int i, nr_running;
8612
8613         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8614
8615         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
8616                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8617                 unsigned int local;
8618
8619                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
8620                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
8621                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
8622                 local = task_running_on_cpu(i, p);
8623                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
8624
8625                 nr_running = rq->nr_running - local;
8626                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8627
8628                 /*
8629                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
8630                  */
8631                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
8632                         sgs->idle_cpus++;
8633
8634         }
8635
8636         /* Check if task fits in the group */
8637         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8638             !task_fits_capacity(p, group->sgc->max_capacity)) {
8639                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
8640         }
8641
8642         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8643
8644         sgs->group_weight = group->group_weight;
8645
8646         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
8647
8648         /*
8649          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
8650          * overloaded
8651          */
8652         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
8653                 sgs->group_type == group_overloaded)
8654                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8655                                 sgs->group_capacity;
8656 }
8657
8658 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
8659                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
8660                                struct sched_group *group,
8661                                struct sg_lb_stats *sgs)
8662 {
8663         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
8664                 return true;
8665
8666         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
8667                 return false;
8668
8669         /*
8670          * The candidate and the current idlest group are the same type of
8671          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
8672          */
8673
8674         switch (sgs->group_type) {
8675         case group_overloaded:
8676         case group_fully_busy:
8677                 /* Select the group with lowest avg_load. */
8678                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
8679                         return false;
8680                 break;
8681
8682         case group_imbalanced:
8683         case group_asym_packing:
8684                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
8685                 return false;
8686
8687         case group_misfit_task:
8688                 /* Select group with the highest max capacity */
8689                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
8690                         return false;
8691                 break;
8692
8693         case group_has_spare:
8694                 /* Select group with most idle CPUs */
8695                 if (idlest_sgs->idle_cpus >= sgs->idle_cpus)
8696                         return false;
8697                 break;
8698         }
8699
8700         return true;
8701 }
8702
8703 /*
8704  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
8705  * domain.
8706  *
8707  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
8708  */
8709 static struct sched_group *
8710 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
8711 {
8712         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
8713         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
8714         struct sg_lb_stats *sgs;
8715         unsigned long imbalance;
8716         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
8717                         .avg_load = UINT_MAX,
8718                         .group_type = group_overloaded,
8719         };
8720
8721         imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
8722                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
8723
8724         do {
8725                 int local_group;
8726
8727                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
8728                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
8729                                         p->cpus_ptr))
8730                         continue;
8731
8732                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
8733                                                sched_group_span(group));
8734
8735                 if (local_group) {
8736                         sgs = &local_sgs;
8737                         local = group;
8738                 } else {
8739                         sgs = &tmp_sgs;
8740                 }
8741
8742                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
8743
8744                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
8745                         idlest = group;
8746                         idlest_sgs = *sgs;
8747                 }
8748
8749         } while (group = group->next, group != sd->groups);
8750
8751
8752         /* There is no idlest group to push tasks to */
8753         if (!idlest)
8754                 return NULL;
8755
8756         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
8757         if (!local)
8758                 return idlest;
8759
8760         /*
8761          * If the local group is idler than the selected idlest group
8762          * don't try and push the task.
8763          */
8764         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
8765                 return NULL;
8766
8767         /*
8768          * If the local group is busier than the selected idlest group
8769          * try and push the task.
8770          */
8771         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
8772                 return idlest;
8773
8774         switch (local_sgs.group_type) {
8775         case group_overloaded:
8776         case group_fully_busy:
8777                 /*
8778                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
8779                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
8780                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
8781                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
8782                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
8783                  * and consider staying local.
8784                  */
8785
8786                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
8787                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
8788                         return NULL;
8789
8790                 /*
8791                  * If the local group is less loaded than the selected
8792                  * idlest group don't try and push any tasks.
8793                  */
8794                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
8795                         return NULL;
8796
8797                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
8798                         return NULL;
8799                 break;
8800
8801         case group_imbalanced:
8802         case group_asym_packing:
8803                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
8804                 return NULL;
8805
8806         case group_misfit_task:
8807                 /* Select group with the highest max capacity */
8808                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
8809                         return NULL;
8810                 break;
8811
8812         case group_has_spare:
8813                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
8814 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8815                         int idlest_cpu;
8816                         /*
8817                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
8818                          * the preferred node
8819                          */
8820                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
8821                                 return NULL;
8822
8823                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
8824                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
8825                                 return idlest;
8826 #endif
8827                         /*
8828                          * Otherwise, keep the task on this node to stay close
8829                          * its wakeup source and improve locality. If there is
8830                          * a real need of migration, periodic load balance will
8831                          * take care of it.
8832                          */
8833                         if (local_sgs.idle_cpus)
8834                                 return NULL;
8835                 }
8836
8837                 /*
8838                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
8839                  * compare the utilization which is more stable but it can end
8840                  * up that the group has less spare capacity but finally more
8841                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
8842                  */
8843                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
8844                         return NULL;
8845                 break;
8846         }
8847
8848         return idlest;
8849 }
8850
8851 /**
8852  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8853  * @env: The load balancing environment.
8854  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8855  */
8856
8857 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8858 {
8859         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8860         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8861         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
8862         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8863         int sg_status = 0;
8864
8865 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8866         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
8867                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
8868 #endif
8869
8870         do {
8871                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8872                 int local_group;
8873
8874                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8875                 if (local_group) {
8876                         sds->local = sg;
8877                         sgs = local;
8878
8879                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8880                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8881                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8882                 }
8883
8884                 update_sg_lb_stats(env, sg, sgs, &sg_status);
8885
8886                 if (local_group)
8887                         goto next_group;
8888
8889
8890                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8891                         sds->busiest = sg;
8892                         sds->busiest_stat = *sgs;
8893                 }
8894
8895 next_group:
8896                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8897                 sds->total_load += sgs->group_load;
8898                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8899
8900                 sg = sg->next;
8901         } while (sg != env->sd->groups);
8902
8903         /* Tag domain that child domain prefers tasks go to siblings first */
8904         sds->prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
8905
8906 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8907         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
8908             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
8909
8910                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
8911                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
8912         }
8913 #endif
8914
8915         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8916                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8917
8918         if (!env->sd->parent) {
8919                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8920
8921                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8922                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
8923
8924                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
8925                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
8926                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
8927         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
8928                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8929
8930                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
8931                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
8932         }
8933 }
8934
8935 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance, int src_nr_running)
8936 {
8937         unsigned int imbalance_min;
8938
8939         /*
8940          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
8941          * tasks that remain local when the source domain is almost idle.
8942          */
8943         imbalance_min = 2;
8944         if (src_nr_running <= imbalance_min)
8945                 return 0;
8946
8947         return imbalance;
8948 }
8949
8950 /**
8951  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8952  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8953  * @env: load balance environment
8954  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8955  */
8956 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8957 {
8958         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8959
8960         local = &sds->local_stat;
8961         busiest = &sds->busiest_stat;
8962
8963         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
8964                 /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
8965                 env->migration_type = migrate_misfit;
8966                 env->imbalance = 1;
8967                 return;
8968         }
8969
8970         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
8971                 /*
8972                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
8973                  * the preferred CPU.
8974                  */
8975                 env->migration_type = migrate_task;
8976                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
8977                 return;
8978         }
8979
8980         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8981                 /*
8982                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8983                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
8984                  * the imbalance. The next load balance will take care of
8985                  * balancing back the system.
8986                  */
8987                 env->migration_type = migrate_task;
8988                 env->imbalance = 1;
8989                 return;
8990         }
8991
8992         /*
8993          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
8994          * emptying busiest.
8995          */
8996         if (local->group_type == group_has_spare) {
8997                 if (busiest->group_type > group_fully_busy) {
8998                         /*
8999                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
9000                          * capacity. This might end up creating spare capacity
9001                          * in busiest or busiest still being overloaded but
9002                          * there is no simple way to directly compute the
9003                          * amount of load to migrate in order to balance the
9004                          * system.
9005                          */
9006                         env->migration_type = migrate_util;
9007                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
9008                                          local->group_util;
9009
9010                         /*
9011                          * In some cases, the group's utilization is max or even
9012                          * higher than capacity because of migrations but the
9013                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
9014                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
9015                          * try to pull it.
9016                          */
9017                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
9018                                 env->migration_type = migrate_task;
9019                                 env->imbalance = 1;
9020                         }
9021
9022                         return;
9023                 }
9024
9025                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
9026                         unsigned int nr_diff = busiest->sum_nr_running;
9027                         /*
9028                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
9029                          * groups.
9030                          */
9031                         env->migration_type = migrate_task;
9032                         lsub_positive(&nr_diff, local->sum_nr_running);
9033                         env->imbalance = nr_diff >> 1;
9034                 } else {
9035
9036                         /*
9037                          * If there is no overload, we just want to even the number of
9038                          * idle cpus.
9039                          */
9040                         env->migration_type = migrate_task;
9041                         env->imbalance = max_t(long, 0, (local->idle_cpus -
9042                                                  busiest->idle_cpus) >> 1);
9043                 }
9044
9045                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
9046                 if (env->sd->flags & SD_NUMA)
9047                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
9048                                                 busiest->sum_nr_running);
9049
9050                 return;
9051         }
9052
9053         /*
9054          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
9055          * busiest group
9056          */
9057         if (local->group_type < group_overloaded) {
9058                 /*
9059                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
9060                  * finally needed.
9061                  */
9062
9063                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9064                                   local->group_capacity;
9065
9066                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9067                                 sds->total_capacity;
9068                 /*
9069                  * If the local group is more loaded than the selected
9070                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9071                  */
9072                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
9073                         env->imbalance = 0;
9074                         return;
9075                 }
9076         }
9077
9078         /*
9079          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
9080          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
9081          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
9082          * below the average load. At the same time, we also don't want to
9083          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
9084          * the minimum possible imbalance.
9085          */
9086         env->migration_type = migrate_load;
9087         env->imbalance = min(
9088                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
9089                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
9090         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
9091 }
9092
9093 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
9094
9095 /*
9096  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
9097  *
9098  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
9099  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
9100  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
9101  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  force      force
9102  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
9103  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
9104  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
9105  *
9106  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
9107  *            statistics.
9108  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
9109  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
9110  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
9111  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
9112  *            different in groups.
9113  */
9114
9115 /**
9116  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
9117  * if there is an imbalance.
9118  *
9119  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
9120  * to restore balance.
9121  *
9122  * @env: The load balancing environment.
9123  *
9124  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
9125  */
9126 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
9127 {
9128         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9129         struct sd_lb_stats sds;
9130
9131         init_sd_lb_stats(&sds);
9132
9133         /*
9134          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
9135          * this level.
9136          */
9137         update_sd_lb_stats(env, &sds);
9138
9139         if (sched_energy_enabled()) {
9140                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9141
9142                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
9143                         goto out_balanced;
9144         }
9145
9146         local = &sds.local_stat;
9147         busiest = &sds.busiest_stat;
9148
9149         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
9150         if (!sds.busiest)
9151                 goto out_balanced;
9152
9153         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
9154         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
9155                 goto force_balance;
9156
9157         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
9158         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
9159                 goto force_balance;
9160
9161         /*
9162          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
9163          * work because they assume all things are equal, which typically
9164          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
9165          */
9166         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
9167                 goto force_balance;
9168
9169         /*
9170          * If the local group is busier than the selected busiest group
9171          * don't try and pull any tasks.
9172          */
9173         if (local->group_type > busiest->group_type)
9174                 goto out_balanced;
9175
9176         /*
9177          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
9178          * between tasks.
9179          */
9180         if (local->group_type == group_overloaded) {
9181                 /*
9182                  * If the local group is more loaded than the selected
9183                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9184                  */
9185                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
9186                         goto out_balanced;
9187
9188                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
9189                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9190                                 sds.total_capacity;
9191
9192                 /*
9193                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
9194                  * domain average load.
9195                  */
9196                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
9197                         goto out_balanced;
9198
9199                 /*
9200                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
9201                  * conservative.
9202                  */
9203                 if (100 * busiest->avg_load <=
9204                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
9205                         goto out_balanced;
9206         }
9207
9208         /* Try to move all excess tasks to child's sibling domain */
9209         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
9210             busiest->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)
9211                 goto force_balance;
9212
9213         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
9214                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
9215                         /*
9216                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
9217                          * result the local one too) but this CPU is already
9218                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
9219                          */
9220                         goto out_balanced;
9221
9222                 if (busiest->group_weight > 1 &&
9223                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1))
9224                         /*
9225                          * If the busiest group is not overloaded
9226                          * and there is no imbalance between this and busiest
9227                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
9228                          * becomes significant if the diff is greater than 1
9229                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
9230                          * on another group. Of course this applies only if
9231                          * there is more than 1 CPU per group.
9232                          */
9233                         goto out_balanced;
9234
9235                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1)
9236                         /*
9237                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
9238                          */
9239                         goto out_balanced;
9240         }
9241
9242 force_balance:
9243         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
9244         calculate_imbalance(env, &sds);
9245         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
9246
9247 out_balanced:
9248         env->imbalance = 0;
9249         return NULL;
9250 }
9251
9252 /*
9253  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
9254  */
9255 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
9256                                      struct sched_group *group)
9257 {
9258         struct rq *busiest = NULL, *rq;
9259         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
9260         unsigned int busiest_nr = 0;
9261         int i;
9262
9263         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9264                 unsigned long capacity, load, util;
9265                 unsigned int nr_running;
9266                 enum fbq_type rt;
9267
9268                 rq = cpu_rq(i);
9269                 rt = fbq_classify_rq(rq);
9270
9271                 /*
9272                  * We classify groups/runqueues into three groups:
9273                  *  - regular: there are !numa tasks
9274                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
9275                  *  - all:     there is no distinction
9276                  *
9277                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
9278                  * ignore those when there's better options.
9279                  *
9280                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
9281                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
9282                  * queue by moving tasks around inside the node.
9283                  *
9284                  * If we cannot move enough load due to this classification
9285                  * the next pass will adjust the group classification and
9286                  * allow migration of more tasks.
9287                  *
9288                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
9289                  */
9290                 if (rt > env->fbq_type)
9291                         continue;
9292
9293                 capacity = capacity_of(i);
9294                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
9295
9296                 /*
9297                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
9298                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
9299                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
9300                  * average load.
9301                  */
9302                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9303                     capacity_of(env->dst_cpu) < capacity &&
9304                     nr_running == 1)
9305                         continue;
9306
9307                 switch (env->migration_type) {
9308                 case migrate_load:
9309                         /*
9310                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
9311                          * which is not scaled with the CPU capacity.
9312                          */
9313                         load = cpu_load(rq);
9314
9315                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
9316                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
9317                                 break;
9318
9319                         /*
9320                          * For the load comparisons with the other CPUs,
9321                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
9322                          * capacity, so that the load can be moved away
9323                          * from the CPU that is potentially running at a
9324                          * lower capacity.
9325                          *
9326                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
9327                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
9328                          * division works out to:
9329                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
9330                          * where j is our previous maximum.
9331                          */
9332                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
9333                                 busiest_load = load;
9334                                 busiest_capacity = capacity;
9335                                 busiest = rq;
9336                         }
9337                         break;
9338
9339                 case migrate_util:
9340                         util = cpu_util(cpu_of(rq));
9341
9342                         /*
9343                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
9344                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
9345                          * detach the task.
9346                          */
9347                         if (nr_running <= 1)
9348                                 continue;
9349
9350                         if (busiest_util < util) {
9351                                 busiest_util = util;
9352                                 busiest = rq;
9353                         }
9354                         break;
9355
9356                 case migrate_task:
9357                         if (busiest_nr < nr_running) {
9358                                 busiest_nr = nr_running;
9359                                 busiest = rq;
9360                         }
9361                         break;
9362
9363                 case migrate_misfit:
9364                         /*
9365                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
9366                          * simply seek the "biggest" misfit task.
9367                          */
9368                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
9369                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
9370                                 busiest = rq;
9371                         }
9372
9373                         break;
9374
9375                 }
9376         }
9377
9378         return busiest;
9379 }
9380
9381 /*
9382  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
9383  * so long as it is large enough.
9384  */
9385 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
9386
9387 static inline bool
9388 asym_active_balance(struct lb_env *env)
9389 {
9390         /*
9391          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
9392          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
9393          * highest priority CPUs.
9394          */
9395         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
9396                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
9397 }
9398
9399 static inline bool
9400 voluntary_active_balance(struct lb_env *env)
9401 {
9402         struct sched_domain *sd = env->sd;
9403
9404         if (asym_active_balance(env))
9405                 return 1;
9406
9407         /*
9408          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
9409          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
9410          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
9411          * available on dst_cpu.
9412          */
9413         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9414             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
9415                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
9416                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
9417                         return 1;
9418         }
9419
9420         if (env->migration_type == migrate_misfit)
9421                 return 1;
9422
9423         return 0;
9424 }
9425
9426 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
9427 {
9428         struct sched_domain *sd = env->sd;
9429
9430         if (voluntary_active_balance(env))
9431                 return 1;
9432
9433         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
9434 }
9435
9436 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
9437
9438 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
9439 {
9440         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9441         int cpu;
9442
9443         /*
9444          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
9445          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
9446          */
9447         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
9448                 return 0;
9449
9450         /*
9451          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
9452          * to do the newly idle load balance.
9453          */
9454         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9455                 return 1;
9456
9457         /* Try to find first idle CPU */
9458         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
9459                 if (!idle_cpu(cpu))
9460                         continue;
9461
9462                 /* Are we the first idle CPU? */
9463                 return cpu == env->dst_cpu;
9464         }
9465
9466         /* Are we the first CPU of this group ? */
9467         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
9468 }
9469
9470 /*
9471  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
9472  * tasks if there is an imbalance.
9473  */
9474 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
9475                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
9476                         int *continue_balancing)
9477 {
9478         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
9479         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
9480         struct sched_group *group;
9481         struct rq *busiest;
9482         struct rq_flags rf;
9483         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
9484
9485         struct lb_env env = {
9486                 .sd             = sd,
9487                 .dst_cpu        = this_cpu,
9488                 .dst_rq         = this_rq,
9489                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
9490                 .idle           = idle,
9491                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
9492                 .cpus           = cpus,
9493                 .fbq_type       = all,
9494                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
9495         };
9496
9497         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
9498
9499         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
9500
9501 redo:
9502         if (!should_we_balance(&env)) {
9503                 *continue_balancing = 0;
9504                 goto out_balanced;
9505         }
9506
9507         group = find_busiest_group(&env);
9508         if (!group) {
9509                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
9510                 goto out_balanced;
9511         }
9512
9513         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
9514         if (!busiest) {
9515                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
9516                 goto out_balanced;
9517         }
9518
9519         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
9520
9521         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
9522
9523         env.src_cpu = busiest->cpu;
9524         env.src_rq = busiest;
9525
9526         ld_moved = 0;
9527         if (busiest->nr_running > 1) {
9528                 /*
9529                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
9530                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
9531                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
9532                  * correctly treated as an imbalance.
9533                  */
9534                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9535                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
9536
9537 more_balance:
9538                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
9539                 update_rq_clock(busiest);
9540
9541                 /*
9542                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
9543                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
9544                  */
9545                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
9546
9547                 /*
9548                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
9549                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
9550                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
9551                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
9552                  * See task_rq_lock() family for the details.
9553                  */
9554
9555                 rq_unlock(busiest, &rf);
9556
9557                 if (cur_ld_moved) {
9558                         attach_tasks(&env);
9559                         ld_moved += cur_ld_moved;
9560                 }
9561
9562                 local_irq_restore(rf.flags);
9563
9564                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
9565                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
9566                         goto more_balance;
9567                 }
9568
9569                 /*
9570                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
9571                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
9572                  * where they can run. The upper limit on how many times we
9573                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
9574                  * sched_group.
9575                  *
9576                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
9577                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
9578                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
9579                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
9580                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
9581                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
9582                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
9583                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
9584                  * This however should not happen so much in practice and
9585                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
9586                  * excess load moved.
9587                  */
9588                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
9589
9590                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
9591                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
9592
9593                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
9594                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
9595                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
9596                         env.loop         = 0;
9597                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
9598
9599                         /*
9600                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
9601                          * need to continue with same src_cpu.
9602                          */
9603                         goto more_balance;
9604                 }
9605
9606                 /*
9607                  * We failed to reach balance because of affinity.
9608                  */
9609                 if (sd_parent) {
9610                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9611
9612                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
9613                                 *group_imbalance = 1;
9614                 }
9615
9616                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
9617                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9618                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
9619                         /*
9620                          * Attempting to continue load balancing at the current
9621                          * sched_domain level only makes sense if there are
9622                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
9623                          * pull load from which are not contained within the
9624                          * destination group that is receiving any migrated
9625                          * load.
9626                          */
9627                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
9628                                 env.loop = 0;
9629                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
9630                                 goto redo;
9631                         }
9632                         goto out_all_pinned;
9633                 }
9634         }
9635
9636         if (!ld_moved) {
9637                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
9638                 /*
9639                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
9640                  * We do not want newidle balance, which can be very
9641                  * frequent, pollute the failure counter causing
9642                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
9643                  */
9644                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
9645                         sd->nr_balance_failed++;
9646
9647                 if (need_active_balance(&env)) {
9648                         unsigned long flags;
9649
9650                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
9651
9652                         /*
9653                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
9654                          * if the curr task on busiest CPU can't be
9655                          * moved to this_cpu:
9656                          */
9657                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
9658                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
9659                                                             flags);
9660                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9661                                 goto out_one_pinned;
9662                         }
9663
9664                         /*
9665                          * ->active_balance synchronizes accesses to
9666                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
9667                          * only after active load balance is finished.
9668                          */
9669                         if (!busiest->active_balance) {
9670                                 busiest->active_balance = 1;
9671                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
9672                                 active_balance = 1;
9673                         }
9674                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
9675
9676                         if (active_balance) {
9677                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
9678                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
9679                                         &busiest->active_balance_work);
9680                         }
9681
9682                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
9683                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
9684                 }
9685         } else
9686                 sd->nr_balance_failed = 0;
9687
9688         if (likely(!active_balance) || voluntary_active_balance(&env)) {
9689                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
9690                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
9691         } else {
9692                 /*
9693                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
9694                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
9695                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
9696                  * detach_tasks).
9697                  */
9698                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
9699                         sd->balance_interval *= 2;
9700         }
9701
9702         goto out;
9703
9704 out_balanced:
9705         /*
9706          * We reach balance although we may have faced some affinity
9707          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
9708          * a chance to move and fix the imbalance.
9709          */
9710         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9711                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9712
9713                 if (*group_imbalance)
9714                         *group_imbalance = 0;
9715         }
9716
9717 out_all_pinned:
9718         /*
9719          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
9720          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
9721          * can try to migrate them.
9722          */
9723         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
9724
9725         sd->nr_balance_failed = 0;
9726
9727 out_one_pinned:
9728         ld_moved = 0;
9729
9730         /*
9731          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
9732          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
9733          * skyrocketting in a short amount of time. Skip the balance_interval
9734          * increase logic to avoid that.
9735          */
9736         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9737                 goto out;
9738
9739         /* tune up the balancing interval */
9740         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
9741              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
9742             sd->balance_interval < sd->max_interval)
9743                 sd->balance_interval *= 2;
9744 out:
9745         return ld_moved;
9746 }
9747
9748 static inline unsigned long
9749 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
9750 {
9751         unsigned long interval = sd->balance_interval;
9752
9753         if (cpu_busy)
9754                 interval *= sd->busy_factor;
9755
9756         /* scale ms to jiffies */
9757         interval = msecs_to_jiffies(interval);
9758         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9759
9760         return interval;
9761 }
9762
9763 static inline void
9764 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
9765 {
9766         unsigned long interval, next;
9767
9768         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
9769         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
9770         next = sd->last_balance + interval;
9771
9772         if (time_after(*next_balance, next))
9773                 *next_balance = next;
9774 }
9775
9776 /*
9777  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
9778  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
9779  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
9780  * avoids physical / logical imbalances.
9781  */
9782 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
9783 {
9784         struct rq *busiest_rq = data;
9785         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
9786         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
9787         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
9788         struct sched_domain *sd;
9789         struct task_struct *p = NULL;
9790         struct rq_flags rf;
9791
9792         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
9793         /*
9794          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
9795          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
9796          * inactive CPUs.
9797          */
9798         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
9799                 goto out_unlock;
9800
9801         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
9802         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
9803                      !busiest_rq->active_balance))
9804                 goto out_unlock;
9805
9806         /* Is there any task to move? */
9807         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
9808                 goto out_unlock;
9809
9810         /*
9811          * This condition is "impossible", if it occurs
9812          * we need to fix it. Originally reported by
9813          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
9814          */
9815         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
9816
9817         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
9818         rcu_read_lock();
9819         for_each_domain(target_cpu, sd) {
9820                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
9821                         break;
9822         }
9823
9824         if (likely(sd)) {
9825                 struct lb_env env = {
9826                         .sd             = sd,
9827                         .dst_cpu        = target_cpu,
9828                         .dst_rq         = target_rq,
9829                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9830                         .src_rq         = busiest_rq,
9831                         .idle           = CPU_IDLE,
9832                         /*
9833                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
9834                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
9835                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
9836                          * about DST_PINNED.
9837                          */
9838                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
9839                 };
9840
9841                 schedstat_inc(sd->alb_count);
9842                 update_rq_clock(busiest_rq);
9843
9844                 p = detach_one_task(&env);
9845                 if (p) {
9846                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
9847                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
9848                         sd->nr_balance_failed = 0;
9849                 } else {
9850                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
9851                 }
9852         }
9853         rcu_read_unlock();
9854 out_unlock:
9855         busiest_rq->active_balance = 0;
9856         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
9857
9858         if (p)
9859                 attach_one_task(target_rq, p);
9860
9861         local_irq_enable();
9862
9863         return 0;
9864 }
9865
9866 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9867
9868 /*
9869  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9870  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9871  */
9872 void update_max_interval(void)
9873 {
9874         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9875 }
9876
9877 /*
9878  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9879  * and initiates a balancing operation if so.
9880  *
9881  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9882  */
9883 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9884 {
9885         int continue_balancing = 1;
9886         int cpu = rq->cpu;
9887         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
9888         unsigned long interval;
9889         struct sched_domain *sd;
9890         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9891         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9892         int update_next_balance = 0;
9893         int need_serialize, need_decay = 0;
9894         u64 max_cost = 0;
9895
9896         rcu_read_lock();
9897         for_each_domain(cpu, sd) {
9898                 /*
9899                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9900                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9901                  */
9902                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9903                         sd->max_newidle_lb_cost =
9904                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9905                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9906                         need_decay = 1;
9907                 }
9908                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9909
9910                 /*
9911                  * Stop the load balance at this level. There is another
9912                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9913                  * actively.
9914                  */
9915                 if (!continue_balancing) {
9916                         if (need_decay)
9917                                 continue;
9918                         break;
9919                 }
9920
9921                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
9922
9923                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9924                 if (need_serialize) {
9925                         if (!spin_trylock(&balancing))
9926                                 goto out;
9927                 }
9928
9929                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9930                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9931                                 /*
9932                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9933                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9934                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9935                                  */
9936                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9937                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
9938                         }
9939                         sd->last_balance = jiffies;
9940                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
9941                 }
9942                 if (need_serialize)
9943                         spin_unlock(&balancing);
9944 out:
9945                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9946                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9947                         update_next_balance = 1;
9948                 }
9949         }
9950         if (need_decay) {
9951                 /*
9952                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9953                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9954                  */
9955                 rq->max_idle_balance_cost =
9956                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9957         }
9958         rcu_read_unlock();
9959
9960         /*
9961          * next_balance will be updated only when there is a need.
9962          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9963          * updated.
9964          */
9965         if (likely(update_next_balance)) {
9966                 rq->next_balance = next_balance;
9967
9968 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9969                 /*
9970                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9971                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9972                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9973                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9974                  * balance for itself and we need to update the
9975                  * nohz.next_balance accordingly.
9976                  */
9977                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9978                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9979 #endif
9980         }
9981 }
9982
9983 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
9984 {
9985         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
9986 }
9987
9988 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9989 /*
9990  * idle load balancing details
9991  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
9992  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
9993  *   load balancing for all the idle CPUs.
9994  * - HK_FLAG_MISC CPUs are used for this task, because HK_FLAG_SCHED not set
9995  *   anywhere yet.
9996  */
9997
9998 static inline int find_new_ilb(void)
9999 {
10000         int ilb;
10001
10002         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask,
10003                               housekeeping_cpumask(HK_FLAG_MISC)) {
10004                 if (idle_cpu(ilb))
10005                         return ilb;
10006         }
10007
10008         return nr_cpu_ids;
10009 }
10010
10011 /*
10012  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
10013  * idle CPU in the HK_FLAG_MISC housekeeping set (if there is one).
10014  */
10015 static void kick_ilb(unsigned int flags)
10016 {
10017         int ilb_cpu;
10018
10019         nohz.next_balance++;
10020
10021         ilb_cpu = find_new_ilb();
10022
10023         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
10024                 return;
10025
10026         /*
10027          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
10028          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
10029          */
10030         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
10031         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
10032                 return;
10033
10034         /*
10035          * This way we generate an IPI on the target CPU which
10036          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
10037          * will be run before returning from the IPI.
10038          */
10039         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
10040 }
10041
10042 /*
10043  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
10044  * of idle CPUs in the system.
10045  */
10046 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
10047 {
10048         unsigned long now = jiffies;
10049         struct sched_domain_shared *sds;
10050         struct sched_domain *sd;
10051         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
10052         unsigned int flags = 0;
10053
10054         if (unlikely(rq->idle_balance))
10055                 return;
10056
10057         /*
10058          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
10059          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
10060          */
10061         nohz_balance_exit_idle(rq);
10062
10063         /*
10064          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
10065          * balancing.
10066          */
10067         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
10068                 return;
10069
10070         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
10071             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10072                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
10073
10074         if (time_before(now, nohz.next_balance))
10075                 goto out;
10076
10077         if (rq->nr_running >= 2) {
10078                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10079                 goto out;
10080         }
10081
10082         rcu_read_lock();
10083
10084         sd = rcu_dereference(rq->sd);
10085         if (sd) {
10086                 /*
10087                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
10088                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
10089                  * on.
10090                  */
10091                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
10092                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10093                         goto unlock;
10094                 }
10095         }
10096
10097         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
10098         if (sd) {
10099                 /*
10100                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
10101                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
10102                  * around.
10103                  */
10104                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
10105                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
10106                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10107                                 goto unlock;
10108                         }
10109                 }
10110         }
10111
10112         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
10113         if (sd) {
10114                 /*
10115                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
10116                  * to run the misfit task on.
10117                  */
10118                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
10119                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10120                         goto unlock;
10121                 }
10122
10123                 /*
10124                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
10125                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
10126                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
10127                  *
10128                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
10129                  */
10130                 goto unlock;
10131         }
10132
10133         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
10134         if (sds) {
10135                 /*
10136                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
10137                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
10138                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
10139                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
10140                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
10141                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
10142                  * like this LLC domain has tasks we could move.
10143                  */
10144                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
10145                 if (nr_busy > 1) {
10146                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10147                         goto unlock;
10148                 }
10149         }
10150 unlock:
10151         rcu_read_unlock();
10152 out:
10153         if (flags)
10154                 kick_ilb(flags);
10155 }
10156
10157 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
10158 {
10159         struct sched_domain *sd;
10160
10161         rcu_read_lock();
10162         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10163
10164         if (!sd || !sd->nohz_idle)
10165                 goto unlock;
10166         sd->nohz_idle = 0;
10167
10168         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10169 unlock:
10170         rcu_read_unlock();
10171 }
10172
10173 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
10174 {
10175         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
10176
10177         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
10178                 return;
10179
10180         rq->nohz_tick_stopped = 0;
10181         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10182         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
10183
10184         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
10185 }
10186
10187 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
10188 {
10189         struct sched_domain *sd;
10190
10191         rcu_read_lock();
10192         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10193
10194         if (!sd || sd->nohz_idle)
10195                 goto unlock;
10196         sd->nohz_idle = 1;
10197
10198         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10199 unlock:
10200         rcu_read_unlock();
10201 }
10202
10203 /*
10204  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
10205  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
10206  */
10207 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
10208 {
10209         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10210
10211         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
10212
10213         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
10214         if (!cpu_active(cpu))
10215                 return;
10216
10217         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
10218         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
10219                 return;
10220
10221         /*
10222          * Can be set safely without rq->lock held
10223          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
10224          * rq->lock is held during the check and the clear
10225          */
10226         rq->has_blocked_load = 1;
10227
10228         /*
10229          * The tick is still stopped but load could have been added in the
10230          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
10231          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
10232          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
10233          */
10234         if (rq->nohz_tick_stopped)
10235                 goto out;
10236
10237         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
10238         if (on_null_domain(rq))
10239                 return;
10240
10241         rq->nohz_tick_stopped = 1;
10242
10243         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10244         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
10245
10246         /*
10247          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
10248          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
10249          * store.
10250          */
10251         smp_mb__after_atomic();
10252
10253         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
10254
10255 out:
10256         /*
10257          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
10258          * enable the periodic update of the load of idle cpus
10259          */
10260         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10261 }
10262
10263 /*
10264  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
10265  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
10266  * tasks movement depending of flags.
10267  * The function returns false if the loop has stopped before running
10268  * through all idle CPUs.
10269  */
10270 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
10271                                enum cpu_idle_type idle)
10272 {
10273         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10274         unsigned long now = jiffies;
10275         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
10276         bool has_blocked_load = false;
10277         int update_next_balance = 0;
10278         int this_cpu = this_rq->cpu;
10279         int balance_cpu;
10280         int ret = false;
10281         struct rq *rq;
10282
10283         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
10284
10285         /*
10286          * We assume there will be no idle load after this update and clear
10287          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
10288          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
10289          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
10290          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
10291          * check the load of an idle cpu.
10292          */
10293         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
10294
10295         /*
10296          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
10297          * store from nohz_balance_enter_idle().
10298          */
10299         smp_mb();
10300
10301         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
10302                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
10303                         continue;
10304
10305                 /*
10306                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
10307                  * work being done for other CPUs. Next load
10308                  * balancing owner will pick it up.
10309                  */
10310                 if (need_resched()) {
10311                         has_blocked_load = true;
10312                         goto abort;
10313                 }
10314
10315                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
10316
10317                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
10318
10319                 /*
10320                  * If time for next balance is due,
10321                  * do the balance.
10322                  */
10323                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
10324                         struct rq_flags rf;
10325
10326                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10327                         update_rq_clock(rq);
10328                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10329
10330                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10331                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
10332                 }
10333
10334                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
10335                         next_balance = rq->next_balance;
10336                         update_next_balance = 1;
10337                 }
10338         }
10339
10340         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
10341         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
10342                 update_blocked_averages(this_cpu);
10343                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
10344         }
10345
10346         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10347                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
10348
10349         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
10350                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
10351
10352         /* The full idle balance loop has been done */
10353         ret = true;
10354
10355 abort:
10356         /* There is still blocked load, enable periodic update */
10357         if (has_blocked_load)
10358                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10359
10360         /*
10361          * next_balance will be updated only when there is a need.
10362          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
10363          * updated.
10364          */
10365         if (likely(update_next_balance))
10366                 nohz.next_balance = next_balance;
10367
10368         return ret;
10369 }
10370
10371 /*
10372  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
10373  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
10374  */
10375 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10376 {
10377         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
10378
10379         if (!flags)
10380                 return false;
10381
10382         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
10383
10384         if (idle != CPU_IDLE)
10385                 return false;
10386
10387         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
10388
10389         return true;
10390 }
10391
10392 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
10393 {
10394         int this_cpu = this_rq->cpu;
10395
10396         /*
10397          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
10398          * housekeeping
10399          */
10400         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
10401                 return;
10402
10403         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
10404         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
10405                 return;
10406
10407         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
10408         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
10409             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10410                 return;
10411
10412         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
10413         /*
10414          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
10415          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
10416          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
10417          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
10418          */
10419         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
10420                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
10421         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
10422 }
10423
10424 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10425 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
10426
10427 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10428 {
10429         return false;
10430 }
10431
10432 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
10433 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10434
10435 /*
10436  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
10437  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
10438  *
10439  * Returns:
10440  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
10441  *     0 - failed, no new tasks
10442  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
10443  */
10444 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
10445 {
10446         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
10447         int this_cpu = this_rq->cpu;
10448         struct sched_domain *sd;
10449         int pulled_task = 0;
10450         u64 curr_cost = 0;
10451
10452         update_misfit_status(NULL, this_rq);
10453         /*
10454          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
10455          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
10456          */
10457         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
10458
10459         /*
10460          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
10461          */
10462         if (!cpu_active(this_cpu))
10463                 return 0;
10464
10465         /*
10466          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
10467          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
10468          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
10469          * re-start the picking loop.
10470          */
10471         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
10472
10473         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
10474             !READ_ONCE(this_rq->rd->overload)) {
10475
10476                 rcu_read_lock();
10477                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
10478                 if (sd)
10479                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10480                 rcu_read_unlock();
10481
10482                 nohz_newidle_balance(this_rq);
10483
10484                 goto out;
10485         }
10486
10487         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
10488
10489         update_blocked_averages(this_cpu);
10490         rcu_read_lock();
10491         for_each_domain(this_cpu, sd) {
10492                 int continue_balancing = 1;
10493                 u64 t0, domain_cost;
10494
10495                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
10496                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10497                         break;
10498                 }
10499
10500                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
10501                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
10502
10503                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
10504                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
10505                                                    &continue_balancing);
10506
10507                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
10508                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
10509                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
10510
10511                         curr_cost += domain_cost;
10512                 }
10513
10514                 update_next_balance(sd, &next_balance);
10515
10516                 /*
10517                  * Stop searching for tasks to pull if there are
10518                  * now runnable tasks on this rq.
10519                  */
10520                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
10521                         break;
10522         }
10523         rcu_read_unlock();
10524
10525         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
10526
10527         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
10528                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
10529
10530 out:
10531         /*
10532          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
10533          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
10534          * pretend we pulled a task.
10535          */
10536         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
10537                 pulled_task = 1;
10538
10539         /* Move the next balance forward */
10540         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
10541                 this_rq->next_balance = next_balance;
10542
10543         /* Is there a task of a high priority class? */
10544         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
10545                 pulled_task = -1;
10546
10547         if (pulled_task)
10548                 this_rq->idle_stamp = 0;
10549
10550         rq_repin_lock(this_rq, rf);
10551
10552         return pulled_task;
10553 }
10554
10555 /*
10556  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
10557  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
10558  */
10559 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
10560 {
10561         struct rq *this_rq = this_rq();
10562         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
10563                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10564
10565         /*
10566          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
10567          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
10568          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
10569          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
10570          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
10571          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
10572          */
10573         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
10574                 return;
10575
10576         /* normal load balance */
10577         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
10578         rebalance_domains(this_rq, idle);
10579 }
10580
10581 /*
10582  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
10583  */
10584 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
10585 {
10586         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
10587         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
10588                 return;
10589
10590         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
10591                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
10592
10593         nohz_balancer_kick(rq);
10594 }
10595
10596 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
10597 {
10598         update_sysctl();
10599
10600         update_runtime_enabled(rq);
10601 }
10602
10603 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
10604 {
10605         update_sysctl();
10606
10607         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
10608         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
10609 }
10610
10611 #endif /* CONFIG_SMP */
10612
10613 /*
10614  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
10615  *
10616  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
10617  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
10618  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
10619  * parameters.
10620  */
10621 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
10622 {
10623         struct cfs_rq *cfs_rq;
10624         struct sched_entity *se = &curr->se;
10625
10626         for_each_sched_entity(se) {
10627                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10628                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
10629         }
10630
10631         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
10632                 task_tick_numa(rq, curr);
10633
10634         update_misfit_status(curr, rq);
10635         update_overutilized_status(task_rq(curr));
10636 }
10637
10638 /*
10639  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
10640  *  - child not yet on the tasklist
10641  *  - preemption disabled
10642  */
10643 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
10644 {
10645         struct cfs_rq *cfs_rq;
10646         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
10647         struct rq *rq = this_rq();
10648         struct rq_flags rf;
10649
10650         rq_lock(rq, &rf);
10651         update_rq_clock(rq);
10652
10653         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
10654         curr = cfs_rq->curr;
10655         if (curr) {
10656                 update_curr(cfs_rq);
10657                 se->vruntime = curr->vruntime;
10658         }
10659         place_entity(cfs_rq, se, 1);
10660
10661         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
10662                 /*
10663                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
10664                  * 'current' within the tree based on its new key value.
10665                  */
10666                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
10667                 resched_curr(rq);
10668         }
10669
10670         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10671         rq_unlock(rq, &rf);
10672 }
10673
10674 /*
10675  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
10676  * the current task.
10677  */
10678 static void
10679 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
10680 {
10681         if (!task_on_rq_queued(p))
10682                 return;
10683
10684         if (rq->cfs.nr_running == 1)
10685                 return;
10686
10687         /*
10688          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
10689          * our priority decreased, or if we are not currently running on
10690          * this runqueue and our priority is higher than the current's
10691          */
10692         if (rq->curr == p) {
10693                 if (p->prio > oldprio)
10694                         resched_curr(rq);
10695         } else
10696                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
10697 }
10698
10699 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
10700 {
10701         struct sched_entity *se = &p->se;
10702
10703         /*
10704          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
10705          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
10706          * vruntime.
10707          */
10708         if (p->on_rq)
10709                 return true;
10710
10711         /*
10712          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
10713          * But there are some cases where it has already been normalized:
10714          *
10715          * - A forked child which is waiting for being woken up by
10716          *   wake_up_new_task().
10717          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
10718          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
10719          */
10720         if (!se->sum_exec_runtime ||
10721             (p->state == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
10722                 return true;
10723
10724         return false;
10725 }
10726
10727 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10728 /*
10729  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
10730  * visible to the root
10731  */
10732 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10733 {
10734         struct cfs_rq *cfs_rq;
10735
10736         /* Start to propagate at parent */
10737         se = se->parent;
10738
10739         for_each_sched_entity(se) {
10740                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10741
10742                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
10743                         break;
10744
10745                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
10746         }
10747 }
10748 #else
10749 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
10750 #endif
10751
10752 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10753 {
10754         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10755
10756         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
10757         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10758         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10759         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10760         propagate_entity_cfs_rq(se);
10761 }
10762
10763 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10764 {
10765         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10766
10767 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10768         /*
10769          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
10770          * class maintain depth value), reset depth properly.
10771          */
10772         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10773 #endif
10774
10775         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
10776         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
10777         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10778         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10779         propagate_entity_cfs_rq(se);
10780 }
10781
10782 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10783 {
10784         struct sched_entity *se = &p->se;
10785         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10786
10787         if (!vruntime_normalized(p)) {
10788                 /*
10789                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
10790                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
10791                  */
10792                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
10793                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10794         }
10795
10796         detach_entity_cfs_rq(se);
10797 }
10798
10799 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10800 {
10801         struct sched_entity *se = &p->se;
10802         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10803
10804         attach_entity_cfs_rq(se);
10805
10806         if (!vruntime_normalized(p))
10807                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
10808 }
10809
10810 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10811 {
10812         detach_task_cfs_rq(p);
10813 }
10814
10815 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10816 {
10817         attach_task_cfs_rq(p);
10818
10819         if (task_on_rq_queued(p)) {
10820                 /*
10821                  * We were most likely switched from sched_rt, so
10822                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
10823                  * if we can still preempt the current task.
10824                  */
10825                 if (rq->curr == p)
10826                         resched_curr(rq);
10827                 else
10828                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
10829         }
10830 }
10831
10832 /* Account for a task changing its policy or group.
10833  *
10834  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
10835  * migrates between groups/classes.
10836  */
10837 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
10838 {
10839         struct sched_entity *se = &p->se;
10840
10841 #ifdef CONFIG_SMP
10842         if (task_on_rq_queued(p)) {
10843                 /*
10844                  * Move the next running task to the front of the list, so our
10845                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
10846                  */
10847                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
10848         }
10849 #endif
10850
10851         for_each_sched_entity(se) {
10852                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10853
10854                 set_next_entity(cfs_rq, se);
10855                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
10856                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
10857         }
10858 }
10859
10860 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10861 {
10862         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
10863         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10864 #ifndef CONFIG_64BIT
10865         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10866 #endif
10867 #ifdef CONFIG_SMP
10868         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
10869 #endif
10870 }
10871
10872 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10873 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10874 {
10875         struct sched_entity *se = &p->se;
10876
10877         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10878         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10879 }
10880
10881 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10882 {
10883         detach_task_cfs_rq(p);
10884         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10885
10886 #ifdef CONFIG_SMP
10887         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
10888         p->se.avg.last_update_time = 0;
10889 #endif
10890         attach_task_cfs_rq(p);
10891 }
10892
10893 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
10894 {
10895         switch (type) {
10896         case TASK_SET_GROUP:
10897                 task_set_group_fair(p);
10898                 break;
10899
10900         case TASK_MOVE_GROUP:
10901                 task_move_group_fair(p);
10902                 break;
10903         }
10904 }
10905
10906 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10907 {
10908         int i;
10909
10910         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10911
10912         for_each_possible_cpu(i) {
10913                 if (tg->cfs_rq)
10914                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
10915                 if (tg->se)
10916                         kfree(tg->se[i]);
10917         }
10918
10919         kfree(tg->cfs_rq);
10920         kfree(tg->se);
10921 }
10922
10923 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10924 {
10925         struct sched_entity *se;
10926         struct cfs_rq *cfs_rq;
10927         int i;
10928
10929         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
10930         if (!tg->cfs_rq)
10931                 goto err;
10932         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
10933         if (!tg->se)
10934                 goto err;
10935
10936         tg->shares = NICE_0_LOAD;
10937
10938         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10939
10940         for_each_possible_cpu(i) {
10941                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
10942                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10943                 if (!cfs_rq)
10944                         goto err;
10945
10946                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
10947                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10948                 if (!se)
10949                         goto err_free_rq;
10950
10951                 init_cfs_rq(cfs_rq);
10952                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
10953                 init_entity_runnable_average(se);
10954         }
10955
10956         return 1;
10957
10958 err_free_rq:
10959         kfree(cfs_rq);
10960 err:
10961         return 0;
10962 }
10963
10964 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10965 {
10966         struct sched_entity *se;
10967         struct rq_flags rf;
10968         struct rq *rq;
10969         int i;
10970
10971         for_each_possible_cpu(i) {
10972                 rq = cpu_rq(i);
10973                 se = tg->se[i];
10974                 rq_lock_irq(rq, &rf);
10975                 update_rq_clock(rq);
10976                 attach_entity_cfs_rq(se);
10977                 sync_throttle(tg, i);
10978                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
10979         }
10980 }
10981
10982 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10983 {
10984         unsigned long flags;
10985         struct rq *rq;
10986         int cpu;
10987
10988         for_each_possible_cpu(cpu) {
10989                 if (tg->se[cpu])
10990                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
10991
10992                 /*
10993                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
10994                  * check on_list without danger of it being re-added.
10995                  */
10996                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
10997                         continue;
10998
10999                 rq = cpu_rq(cpu);
11000
11001                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
11002                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
11003                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
11004         }
11005 }
11006
11007 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
11008                         struct sched_entity *se, int cpu,
11009                         struct sched_entity *parent)
11010 {
11011         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11012
11013         cfs_rq->tg = tg;
11014         cfs_rq->rq = rq;
11015         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
11016
11017         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
11018         tg->se[cpu] = se;
11019
11020         /* se could be NULL for root_task_group */
11021         if (!se)
11022                 return;
11023
11024         if (!parent) {
11025                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
11026                 se->depth = 0;
11027         } else {
11028                 se->cfs_rq = parent->my_q;
11029                 se->depth = parent->depth + 1;
11030         }
11031
11032         se->my_q = cfs_rq;
11033         /* guarantee group entities always have weight */
11034         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
11035         se->parent = parent;
11036 }
11037
11038 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
11039
11040 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11041 {
11042         int i;
11043
11044         /*
11045          * We can't change the weight of the root cgroup.
11046          */
11047         if (!tg->se[0])
11048                 return -EINVAL;
11049
11050         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
11051
11052         mutex_lock(&shares_mutex);
11053         if (tg->shares == shares)
11054                 goto done;
11055
11056         tg->shares = shares;
11057         for_each_possible_cpu(i) {
11058                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11059                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11060                 struct rq_flags rf;
11061
11062                 /* Propagate contribution to hierarchy */
11063                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11064                 update_rq_clock(rq);
11065                 for_each_sched_entity(se) {
11066                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
11067                         update_cfs_group(se);
11068                 }
11069                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11070         }
11071
11072 done:
11073         mutex_unlock(&shares_mutex);
11074         return 0;
11075 }
11076 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11077
11078 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11079
11080 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11081 {
11082         return 1;
11083 }
11084
11085 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11086
11087 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11088
11089 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11090
11091
11092 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
11093 {
11094         struct sched_entity *se = &task->se;
11095         unsigned int rr_interval = 0;
11096
11097         /*
11098          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
11099          * idle runqueue:
11100          */
11101         if (rq->cfs.load.weight)
11102                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
11103
11104         return rr_interval;
11105 }
11106
11107 /*
11108  * All the scheduling class methods:
11109  */
11110 const struct sched_class fair_sched_class = {
11111         .next                   = &idle_sched_class,
11112         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
11113         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
11114         .yield_task             = yield_task_fair,
11115         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
11116
11117         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
11118
11119         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
11120         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
11121         .set_next_task          = set_next_task_fair,
11122
11123 #ifdef CONFIG_SMP
11124         .balance                = balance_fair,
11125         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
11126         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
11127
11128         .rq_online              = rq_online_fair,
11129         .rq_offline             = rq_offline_fair,
11130
11131         .task_dead              = task_dead_fair,
11132         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
11133 #endif
11134
11135         .task_tick              = task_tick_fair,
11136         .task_fork              = task_fork_fair,
11137
11138         .prio_changed           = prio_changed_fair,
11139         .switched_from          = switched_from_fair,
11140         .switched_to            = switched_to_fair,
11141
11142         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
11143
11144         .update_curr            = update_curr_fair,
11145
11146 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11147         .task_change_group      = task_change_group_fair,
11148 #endif
11149
11150 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
11151         .uclamp_enabled         = 1,
11152 #endif
11153 };
11154
11155 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
11156 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
11157 {
11158         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
11159
11160         rcu_read_lock();
11161         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
11162                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
11163         rcu_read_unlock();
11164 }
11165
11166 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
11167 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
11168 {
11169         int node;
11170         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
11171         struct numa_group *ng;
11172
11173         rcu_read_lock();
11174         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
11175         for_each_online_node(node) {
11176                 if (p->numa_faults) {
11177                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
11178                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11179                 }
11180                 if (ng) {
11181                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
11182                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11183                 }
11184                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
11185         }
11186         rcu_read_unlock();
11187 }
11188 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
11189 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
11190
11191 __init void init_sched_fair_class(void)
11192 {
11193 #ifdef CONFIG_SMP
11194         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
11195
11196 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
11197         nohz.next_balance = jiffies;
11198         nohz.next_blocked = jiffies;
11199         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
11200 #endif
11201 #endif /* SMP */
11202
11203 }
11204
11205 /*
11206  * Helper functions to facilitate extracting info from tracepoints.
11207  */
11208
11209 const struct sched_avg *sched_trace_cfs_rq_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
11210 {
11211 #ifdef CONFIG_SMP
11212         return cfs_rq ? &cfs_rq->avg : NULL;
11213 #else
11214         return NULL;
11215 #endif
11216 }
11217 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_avg);
11218
11219 char *sched_trace_cfs_rq_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *str, int len)
11220 {
11221         if (!cfs_rq) {
11222                 if (str)
11223                         strlcpy(str, "(null)", len);
11224                 else
11225                         return NULL;
11226         }
11227
11228         cfs_rq_tg_path(cfs_rq, str, len);
11229         return str;
11230 }
11231 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_path);
11232
11233 int sched_trace_cfs_rq_cpu(struct cfs_rq *cfs_rq)
11234 {
11235         return cfs_rq ? cpu_of(rq_of(cfs_rq)) : -1;
11236 }
11237 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_cpu);
11238
11239 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_rt(struct rq *rq)
11240 {
11241 #ifdef CONFIG_SMP
11242         return rq ? &rq->avg_rt : NULL;
11243 #else
11244         return NULL;
11245 #endif
11246 }
11247 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_rt);
11248
11249 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_dl(struct rq *rq)
11250 {
11251 #ifdef CONFIG_SMP
11252         return rq ? &rq->avg_dl : NULL;
11253 #else
11254         return NULL;
11255 #endif
11256 }
11257 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_dl);
11258
11259 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_irq(struct rq *rq)
11260 {
11261 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ)
11262         return rq ? &rq->avg_irq : NULL;
11263 #else
11264         return NULL;
11265 #endif
11266 }
11267 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_irq);
11268
11269 int sched_trace_rq_cpu(struct rq *rq)
11270 {
11271         return rq ? cpu_of(rq) : -1;
11272 }
11273 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu);
11274
11275 const struct cpumask *sched_trace_rd_span(struct root_domain *rd)
11276 {
11277 #ifdef CONFIG_SMP
11278         return rd ? rd->span : NULL;
11279 #else
11280         return NULL;
11281 #endif
11282 }
11283 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rd_span);