Merge tag 'keys-fixes-20200329' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux-block.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include "sched.h"
24
25 #include <trace/events/sched.h>
26
27 /*
28  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
29  *
30  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
31  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
32  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
33  * based scheduling concepts.
34  *
35  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
36  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
37  *
38  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
39  */
40 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
41 static unsigned int normalized_sysctl_sched_latency     = 6000000ULL;
42
43 /*
44  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
45  *
46  * Options are:
47  *
48  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
49  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
50  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
51  *
52  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
53  */
54 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
55
56 /*
57  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
58  *
59  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
60  */
61 unsigned int sysctl_sched_min_granularity                       = 750000ULL;
62 static unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity     = 750000ULL;
63
64 /*
65  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
66  */
67 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
68
69 /*
70  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
71  * parent will (try to) run first.
72  */
73 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
74
75 /*
76  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
77  *
78  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
79  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
80  * have immediate wakeup/sleep latencies.
81  *
82  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
83  */
84 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity                    = 1000000UL;
85 static unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity  = 1000000UL;
86
87 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
88
89 int sched_thermal_decay_shift;
90 static int __init setup_sched_thermal_decay_shift(char *str)
91 {
92         int _shift = 0;
93
94         if (kstrtoint(str, 0, &_shift))
95                 pr_warn("Unable to set scheduler thermal pressure decay shift parameter\n");
96
97         sched_thermal_decay_shift = clamp(_shift, 0, 10);
98         return 1;
99 }
100 __setup("sched_thermal_decay_shift=", setup_sched_thermal_decay_shift);
101
102 #ifdef CONFIG_SMP
103 /*
104  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
105  */
106 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
107 {
108         return -cpu;
109 }
110
111 /*
112  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity.
113  *
114  * (default: ~20%)
115  */
116 #define fits_capacity(cap, max) ((cap) * 1280 < (max) * 1024)
117
118 #endif
119
120 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
121 /*
122  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
123  * each time a cfs_rq requests quota.
124  *
125  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
126  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
127  * we will always only issue the remaining available time.
128  *
129  * (default: 5 msec, units: microseconds)
130  */
131 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
132 #endif
133
134 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
135 {
136         lw->weight += inc;
137         lw->inv_weight = 0;
138 }
139
140 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
141 {
142         lw->weight -= dec;
143         lw->inv_weight = 0;
144 }
145
146 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
147 {
148         lw->weight = w;
149         lw->inv_weight = 0;
150 }
151
152 /*
153  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
154  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
155  * to users decreases. But the relationship is not linear,
156  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
157  * number of CPUs.
158  *
159  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
160  */
161 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
162 {
163         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
164         unsigned int factor;
165
166         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
167         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
168                 factor = 1;
169                 break;
170         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
171                 factor = cpus;
172                 break;
173         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
174         default:
175                 factor = 1 + ilog2(cpus);
176                 break;
177         }
178
179         return factor;
180 }
181
182 static void update_sysctl(void)
183 {
184         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
185
186 #define SET_SYSCTL(name) \
187         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
188         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
189         SET_SYSCTL(sched_latency);
190         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
191 #undef SET_SYSCTL
192 }
193
194 void sched_init_granularity(void)
195 {
196         update_sysctl();
197 }
198
199 #define WMULT_CONST     (~0U)
200 #define WMULT_SHIFT     32
201
202 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
203 {
204         unsigned long w;
205
206         if (likely(lw->inv_weight))
207                 return;
208
209         w = scale_load_down(lw->weight);
210
211         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
212                 lw->inv_weight = 1;
213         else if (unlikely(!w))
214                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
215         else
216                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
217 }
218
219 /*
220  * delta_exec * weight / lw.weight
221  *   OR
222  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
223  *
224  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
225  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
226  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
227  *
228  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
229  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
230  */
231 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
232 {
233         u64 fact = scale_load_down(weight);
234         int shift = WMULT_SHIFT;
235
236         __update_inv_weight(lw);
237
238         if (unlikely(fact >> 32)) {
239                 while (fact >> 32) {
240                         fact >>= 1;
241                         shift--;
242                 }
243         }
244
245         fact = mul_u32_u32(fact, lw->inv_weight);
246
247         while (fact >> 32) {
248                 fact >>= 1;
249                 shift--;
250         }
251
252         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
253 }
254
255
256 const struct sched_class fair_sched_class;
257
258 /**************************************************************
259  * CFS operations on generic schedulable entities:
260  */
261
262 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
263 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
264 {
265         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
266         return container_of(se, struct task_struct, se);
267 }
268
269 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
270 #define for_each_sched_entity(se) \
271                 for (; se; se = se->parent)
272
273 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
274 {
275         return p->se.cfs_rq;
276 }
277
278 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
279 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
280 {
281         return se->cfs_rq;
282 }
283
284 /* runqueue "owned" by this group */
285 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
286 {
287         return grp->my_q;
288 }
289
290 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
291 {
292         if (!path)
293                 return;
294
295         if (cfs_rq && task_group_is_autogroup(cfs_rq->tg))
296                 autogroup_path(cfs_rq->tg, path, len);
297         else if (cfs_rq && cfs_rq->tg->css.cgroup)
298                 cgroup_path(cfs_rq->tg->css.cgroup, path, len);
299         else
300                 strlcpy(path, "(null)", len);
301 }
302
303 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
304 {
305         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
306         int cpu = cpu_of(rq);
307
308         if (cfs_rq->on_list)
309                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
310
311         cfs_rq->on_list = 1;
312
313         /*
314          * Ensure we either appear before our parent (if already
315          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
316          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
317          * reduces this to two cases and a special case for the root
318          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
319          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
320          * to a tree or when we reach the top of the tree
321          */
322         if (cfs_rq->tg->parent &&
323             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
324                 /*
325                  * If parent is already on the list, we add the child
326                  * just before. Thanks to circular linked property of
327                  * the list, this means to put the child at the tail
328                  * of the list that starts by parent.
329                  */
330                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
331                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
332                 /*
333                  * The branch is now connected to its tree so we can
334                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
335                  * list.
336                  */
337                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
338                 return true;
339         }
340
341         if (!cfs_rq->tg->parent) {
342                 /*
343                  * cfs rq without parent should be put
344                  * at the tail of the list.
345                  */
346                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
347                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
348                 /*
349                  * We have reach the top of a tree so we can reset
350                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
351                  */
352                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
353                 return true;
354         }
355
356         /*
357          * The parent has not already been added so we want to
358          * make sure that it will be put after us.
359          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
360          * where we will add parent.
361          */
362         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
363         /*
364          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
365          * of the branch
366          */
367         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
368         return false;
369 }
370
371 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
372 {
373         if (cfs_rq->on_list) {
374                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
375
376                 /*
377                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
378                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
379                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
380                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
381                  * at the end of the enqueue.
382                  */
383                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
384                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
385
386                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
387                 cfs_rq->on_list = 0;
388         }
389 }
390
391 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
392 {
393         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
394 }
395
396 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
397 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
398         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
399                                  leaf_cfs_rq_list)
400
401 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
402 static inline struct cfs_rq *
403 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
404 {
405         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
406                 return se->cfs_rq;
407
408         return NULL;
409 }
410
411 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
412 {
413         return se->parent;
414 }
415
416 static void
417 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
418 {
419         int se_depth, pse_depth;
420
421         /*
422          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
423          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
424          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
425          * parent.
426          */
427
428         /* First walk up until both entities are at same depth */
429         se_depth = (*se)->depth;
430         pse_depth = (*pse)->depth;
431
432         while (se_depth > pse_depth) {
433                 se_depth--;
434                 *se = parent_entity(*se);
435         }
436
437         while (pse_depth > se_depth) {
438                 pse_depth--;
439                 *pse = parent_entity(*pse);
440         }
441
442         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
443                 *se = parent_entity(*se);
444                 *pse = parent_entity(*pse);
445         }
446 }
447
448 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
449
450 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
451 {
452         return container_of(se, struct task_struct, se);
453 }
454
455 #define for_each_sched_entity(se) \
456                 for (; se; se = NULL)
457
458 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
459 {
460         return &task_rq(p)->cfs;
461 }
462
463 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
464 {
465         struct task_struct *p = task_of(se);
466         struct rq *rq = task_rq(p);
467
468         return &rq->cfs;
469 }
470
471 /* runqueue "owned" by this group */
472 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
473 {
474         return NULL;
475 }
476
477 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
478 {
479         if (path)
480                 strlcpy(path, "(null)", len);
481 }
482
483 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
484 {
485         return true;
486 }
487
488 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
489 {
490 }
491
492 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
493 {
494 }
495
496 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
497                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
498
499 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
500 {
501         return NULL;
502 }
503
504 static inline void
505 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
506 {
507 }
508
509 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
510
511 static __always_inline
512 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
513
514 /**************************************************************
515  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
516  */
517
518 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
519 {
520         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
521         if (delta > 0)
522                 max_vruntime = vruntime;
523
524         return max_vruntime;
525 }
526
527 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
528 {
529         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
530         if (delta < 0)
531                 min_vruntime = vruntime;
532
533         return min_vruntime;
534 }
535
536 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
537                                 struct sched_entity *b)
538 {
539         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
540 }
541
542 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
543 {
544         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
545         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
546
547         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
548
549         if (curr) {
550                 if (curr->on_rq)
551                         vruntime = curr->vruntime;
552                 else
553                         curr = NULL;
554         }
555
556         if (leftmost) { /* non-empty tree */
557                 struct sched_entity *se;
558                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
559
560                 if (!curr)
561                         vruntime = se->vruntime;
562                 else
563                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
564         }
565
566         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
567         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
568 #ifndef CONFIG_64BIT
569         smp_wmb();
570         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
571 #endif
572 }
573
574 /*
575  * Enqueue an entity into the rb-tree:
576  */
577 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
578 {
579         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
580         struct rb_node *parent = NULL;
581         struct sched_entity *entry;
582         bool leftmost = true;
583
584         /*
585          * Find the right place in the rbtree:
586          */
587         while (*link) {
588                 parent = *link;
589                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
590                 /*
591                  * We dont care about collisions. Nodes with
592                  * the same key stay together.
593                  */
594                 if (entity_before(se, entry)) {
595                         link = &parent->rb_left;
596                 } else {
597                         link = &parent->rb_right;
598                         leftmost = false;
599                 }
600         }
601
602         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
603         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
604                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
605 }
606
607 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
608 {
609         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
610 }
611
612 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
613 {
614         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
615
616         if (!left)
617                 return NULL;
618
619         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
620 }
621
622 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
623 {
624         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
625
626         if (!next)
627                 return NULL;
628
629         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
630 }
631
632 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
633 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
634 {
635         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
636
637         if (!last)
638                 return NULL;
639
640         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
641 }
642
643 /**************************************************************
644  * Scheduling class statistics methods:
645  */
646
647 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
648                 void __user *buffer, size_t *lenp,
649                 loff_t *ppos)
650 {
651         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
652         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
653
654         if (ret || !write)
655                 return ret;
656
657         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
658                                         sysctl_sched_min_granularity);
659
660 #define WRT_SYSCTL(name) \
661         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
662         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
663         WRT_SYSCTL(sched_latency);
664         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
665 #undef WRT_SYSCTL
666
667         return 0;
668 }
669 #endif
670
671 /*
672  * delta /= w
673  */
674 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
675 {
676         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
677                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
678
679         return delta;
680 }
681
682 /*
683  * The idea is to set a period in which each task runs once.
684  *
685  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
686  * this period because otherwise the slices get too small.
687  *
688  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
689  */
690 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
691 {
692         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
693                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
694         else
695                 return sysctl_sched_latency;
696 }
697
698 /*
699  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
700  * proportional to the weight.
701  *
702  * s = p*P[w/rw]
703  */
704 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
705 {
706         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
707
708         for_each_sched_entity(se) {
709                 struct load_weight *load;
710                 struct load_weight lw;
711
712                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
713                 load = &cfs_rq->load;
714
715                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
716                         lw = cfs_rq->load;
717
718                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
719                         load = &lw;
720                 }
721                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
722         }
723         return slice;
724 }
725
726 /*
727  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
728  *
729  * vs = s/w
730  */
731 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
732 {
733         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
734 }
735
736 #include "pelt.h"
737 #ifdef CONFIG_SMP
738
739 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
740 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
741 static unsigned long capacity_of(int cpu);
742
743 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
744 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
745 {
746         struct sched_avg *sa = &se->avg;
747
748         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
749
750         /*
751          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
752          * they get a chance to stabilize to their real load level.
753          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
754          * nothing has been attached to the task group yet.
755          */
756         if (entity_is_task(se))
757                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
758
759         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
760 }
761
762 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
763
764 /*
765  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
766  * based on the cfs_rq's current util_avg:
767  *
768  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
769  *
770  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
771  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
772  * as when the series is a harmonic series.
773  *
774  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
775  * only 1/2 of the left utilization budget:
776  *
777  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
778  *
779  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
780  *
781  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
782  * the beginning would be like:
783  *
784  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
785  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
786  *
787  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
788  * if util_avg > util_avg_cap.
789  */
790 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
791 {
792         struct sched_entity *se = &p->se;
793         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
794         struct sched_avg *sa = &se->avg;
795         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
796         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
797
798         if (cap > 0) {
799                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
800                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
801                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
802
803                         if (sa->util_avg > cap)
804                                 sa->util_avg = cap;
805                 } else {
806                         sa->util_avg = cap;
807                 }
808         }
809
810         sa->runnable_avg = cpu_scale;
811
812         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
813                 /*
814                  * For !fair tasks do:
815                  *
816                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
817                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
818                 switched_from_fair(rq, p);
819                  *
820                  * such that the next switched_to_fair() has the
821                  * expected state.
822                  */
823                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
824                 return;
825         }
826
827         attach_entity_cfs_rq(se);
828 }
829
830 #else /* !CONFIG_SMP */
831 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
832 {
833 }
834 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
835 {
836 }
837 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
838 {
839 }
840 #endif /* CONFIG_SMP */
841
842 /*
843  * Update the current task's runtime statistics.
844  */
845 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
846 {
847         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
848         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
849         u64 delta_exec;
850
851         if (unlikely(!curr))
852                 return;
853
854         delta_exec = now - curr->exec_start;
855         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
856                 return;
857
858         curr->exec_start = now;
859
860         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
861                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
862
863         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
864         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
865
866         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
867         update_min_vruntime(cfs_rq);
868
869         if (entity_is_task(curr)) {
870                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
871
872                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
873                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
874                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
875         }
876
877         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
878 }
879
880 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
881 {
882         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
883 }
884
885 static inline void
886 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
887 {
888         u64 wait_start, prev_wait_start;
889
890         if (!schedstat_enabled())
891                 return;
892
893         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
894         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
895
896         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
897             likely(wait_start > prev_wait_start))
898                 wait_start -= prev_wait_start;
899
900         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
901 }
902
903 static inline void
904 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
905 {
906         struct task_struct *p;
907         u64 delta;
908
909         if (!schedstat_enabled())
910                 return;
911
912         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
913
914         if (entity_is_task(se)) {
915                 p = task_of(se);
916                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
917                         /*
918                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
919                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
920                          * prior to migration.
921                          */
922                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
923                         return;
924                 }
925                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
926         }
927
928         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
929                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
930         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
931         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
932         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
933 }
934
935 static inline void
936 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
937 {
938         struct task_struct *tsk = NULL;
939         u64 sleep_start, block_start;
940
941         if (!schedstat_enabled())
942                 return;
943
944         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
945         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
946
947         if (entity_is_task(se))
948                 tsk = task_of(se);
949
950         if (sleep_start) {
951                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
952
953                 if ((s64)delta < 0)
954                         delta = 0;
955
956                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
957                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
958
959                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
960                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
961
962                 if (tsk) {
963                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
964                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
965                 }
966         }
967         if (block_start) {
968                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
969
970                 if ((s64)delta < 0)
971                         delta = 0;
972
973                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
974                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
975
976                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
977                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
978
979                 if (tsk) {
980                         if (tsk->in_iowait) {
981                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
982                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
983                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
984                         }
985
986                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
987
988                         /*
989                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
990                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
991                          * amount of time that the task spent sleeping:
992                          */
993                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
994                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
995                                                 (void *)get_wchan(tsk),
996                                                 delta >> 20);
997                         }
998                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
999                 }
1000         }
1001 }
1002
1003 /*
1004  * Task is being enqueued - update stats:
1005  */
1006 static inline void
1007 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1008 {
1009         if (!schedstat_enabled())
1010                 return;
1011
1012         /*
1013          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1014          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1015          */
1016         if (se != cfs_rq->curr)
1017                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
1018
1019         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1020                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1021 }
1022
1023 static inline void
1024 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1025 {
1026
1027         if (!schedstat_enabled())
1028                 return;
1029
1030         /*
1031          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1032          * waiting task:
1033          */
1034         if (se != cfs_rq->curr)
1035                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1036
1037         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1038                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1039
1040                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1041                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1042                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1043                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1044                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1045                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1046         }
1047 }
1048
1049 /*
1050  * We are picking a new current task - update its stats:
1051  */
1052 static inline void
1053 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1054 {
1055         /*
1056          * We are starting a new run period:
1057          */
1058         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1059 }
1060
1061 /**************************************************
1062  * Scheduling class queueing methods:
1063  */
1064
1065 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1066 /*
1067  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1068  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1069  * numa_balancing_scan_size.
1070  */
1071 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1072 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1073
1074 /* Portion of address space to scan in MB */
1075 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1076
1077 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1078 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1079
1080 struct numa_group {
1081         refcount_t refcount;
1082
1083         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1084         int nr_tasks;
1085         pid_t gid;
1086         int active_nodes;
1087
1088         struct rcu_head rcu;
1089         unsigned long total_faults;
1090         unsigned long max_faults_cpu;
1091         /*
1092          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1093          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1094          * more by CPU use than by memory faults.
1095          */
1096         unsigned long *faults_cpu;
1097         unsigned long faults[0];
1098 };
1099
1100 /*
1101  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1102  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1103  */
1104 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1105 {
1106         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1107                 (lockdep_is_held(&task_rq(p)->lock) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1108 }
1109
1110 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1111 {
1112         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1113 }
1114
1115 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1116 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1117
1118 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1119 {
1120         unsigned long rss = 0;
1121         unsigned long nr_scan_pages;
1122
1123         /*
1124          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1125          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1126          * on resident pages
1127          */
1128         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1129         rss = get_mm_rss(p->mm);
1130         if (!rss)
1131                 rss = nr_scan_pages;
1132
1133         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1134         return rss / nr_scan_pages;
1135 }
1136
1137 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1138 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1139
1140 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1141 {
1142         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1143         unsigned int scan, floor;
1144         unsigned int windows = 1;
1145
1146         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1147                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1148         floor = 1000 / windows;
1149
1150         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1151         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1152 }
1153
1154 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1155 {
1156         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1157         unsigned long period = smin;
1158         struct numa_group *ng;
1159
1160         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1161         rcu_read_lock();
1162         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1163         if (ng) {
1164                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1165                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1166
1167                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1168                 period *= shared + 1;
1169                 period /= private + shared + 1;
1170         }
1171         rcu_read_unlock();
1172
1173         return max(smin, period);
1174 }
1175
1176 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1177 {
1178         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1179         unsigned long smax;
1180         struct numa_group *ng;
1181
1182         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1183         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1184
1185         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1186         ng = deref_curr_numa_group(p);
1187         if (ng) {
1188                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1189                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1190                 unsigned long period = smax;
1191
1192                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1193                 period *= shared + 1;
1194                 period /= private + shared + 1;
1195
1196                 smax = max(smax, period);
1197         }
1198
1199         return max(smin, smax);
1200 }
1201
1202 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1203 {
1204         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1205         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1206 }
1207
1208 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1209 {
1210         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1211         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1212 }
1213
1214 /* Shared or private faults. */
1215 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1216
1217 /* Memory and CPU locality */
1218 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1219
1220 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1221 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1222
1223 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1224 {
1225         struct numa_group *ng;
1226         pid_t gid = 0;
1227
1228         rcu_read_lock();
1229         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1230         if (ng)
1231                 gid = ng->gid;
1232         rcu_read_unlock();
1233
1234         return gid;
1235 }
1236
1237 /*
1238  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1239  * occupy the first half of the array. The second half of the
1240  * array is for current counters, which are averaged into the
1241  * first set by task_numa_placement.
1242  */
1243 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1244 {
1245         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1246 }
1247
1248 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1249 {
1250         if (!p->numa_faults)
1251                 return 0;
1252
1253         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1254                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1255 }
1256
1257 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1258 {
1259         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1260
1261         if (!ng)
1262                 return 0;
1263
1264         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1265                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1266 }
1267
1268 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1269 {
1270         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1271                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1272 }
1273
1274 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1275 {
1276         unsigned long faults = 0;
1277         int node;
1278
1279         for_each_online_node(node) {
1280                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1281         }
1282
1283         return faults;
1284 }
1285
1286 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1287 {
1288         unsigned long faults = 0;
1289         int node;
1290
1291         for_each_online_node(node) {
1292                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1293         }
1294
1295         return faults;
1296 }
1297
1298 /*
1299  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1300  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1301  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1302  */
1303 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1304
1305 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1306 {
1307         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1308 }
1309
1310 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1311 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1312                                         int maxdist, bool task)
1313 {
1314         unsigned long score = 0;
1315         int node;
1316
1317         /*
1318          * All nodes are directly connected, and the same distance
1319          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1320          */
1321         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1322                 return 0;
1323
1324         /*
1325          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1326          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1327          */
1328         for_each_online_node(node) {
1329                 unsigned long faults;
1330                 int dist = node_distance(nid, node);
1331
1332                 /*
1333                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1334                  * for placement; nid was already counted.
1335                  */
1336                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1337                         continue;
1338
1339                 /*
1340                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1341                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1342                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1343                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1344                  * of each group. Skip other nodes.
1345                  */
1346                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1347                                         dist >= maxdist)
1348                         continue;
1349
1350                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1351                 if (task)
1352                         faults = task_faults(p, node);
1353                 else
1354                         faults = group_faults(p, node);
1355
1356                 /*
1357                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1358                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1359                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1360                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1361                  * The further away a node is, the less the faults count.
1362                  * This seems to result in good task placement.
1363                  */
1364                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1365                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1366                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1367                 }
1368
1369                 score += faults;
1370         }
1371
1372         return score;
1373 }
1374
1375 /*
1376  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1377  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1378  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1379  * evenly spread out between numa nodes.
1380  */
1381 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1382                                         int dist)
1383 {
1384         unsigned long faults, total_faults;
1385
1386         if (!p->numa_faults)
1387                 return 0;
1388
1389         total_faults = p->total_numa_faults;
1390
1391         if (!total_faults)
1392                 return 0;
1393
1394         faults = task_faults(p, nid);
1395         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1396
1397         return 1000 * faults / total_faults;
1398 }
1399
1400 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1401                                          int dist)
1402 {
1403         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1404         unsigned long faults, total_faults;
1405
1406         if (!ng)
1407                 return 0;
1408
1409         total_faults = ng->total_faults;
1410
1411         if (!total_faults)
1412                 return 0;
1413
1414         faults = group_faults(p, nid);
1415         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1416
1417         return 1000 * faults / total_faults;
1418 }
1419
1420 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1421                                 int src_nid, int dst_cpu)
1422 {
1423         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1424         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1425         int last_cpupid, this_cpupid;
1426
1427         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1428         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1429
1430         /*
1431          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1432          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1433          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1434          * executed below.
1435          */
1436         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1437             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1438                 return true;
1439
1440         /*
1441          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1442          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1443          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1444          *
1445          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1446          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1447          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1448          *
1449          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1450          * same result twice in a row, given these samples are fully
1451          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1452          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1453          *
1454          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1455          * act on an unlikely task<->page relation.
1456          */
1457         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1458                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1459                 return false;
1460
1461         /* Always allow migrate on private faults */
1462         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1463                 return true;
1464
1465         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1466         if (!ng)
1467                 return true;
1468
1469         /*
1470          * Destination node is much more heavily used than the source
1471          * node? Allow migration.
1472          */
1473         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1474                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1475                 return true;
1476
1477         /*
1478          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1479          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1480          *
1481          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1482          * --------------- * - > ---------------
1483          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1484          */
1485         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1486                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1487 }
1488
1489 /*
1490  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
1491  */
1492 enum numa_type {
1493         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
1494         node_has_spare = 0,
1495         /*
1496          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
1497          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
1498          */
1499         node_fully_busy,
1500         /*
1501          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
1502          * tasks.
1503          */
1504         node_overloaded
1505 };
1506
1507 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1508 struct numa_stats {
1509         unsigned long load;
1510         unsigned long util;
1511         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1512         unsigned long compute_capacity;
1513         unsigned int nr_running;
1514         unsigned int weight;
1515         enum numa_type node_type;
1516         int idle_cpu;
1517 };
1518
1519 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1520 {
1521 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1522         int sibling;
1523
1524         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1525                 if (cpu == sibling)
1526                         continue;
1527
1528                 if (!idle_cpu(cpu))
1529                         return false;
1530         }
1531 #endif
1532
1533         return true;
1534 }
1535
1536 struct task_numa_env {
1537         struct task_struct *p;
1538
1539         int src_cpu, src_nid;
1540         int dst_cpu, dst_nid;
1541
1542         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1543
1544         int imbalance_pct;
1545         int dist;
1546
1547         struct task_struct *best_task;
1548         long best_imp;
1549         int best_cpu;
1550 };
1551
1552 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
1553 static unsigned long cpu_util(int cpu);
1554 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance, int src_nr_running);
1555
1556 static inline enum
1557 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
1558                          struct numa_stats *ns)
1559 {
1560         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
1561             ((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)))
1562                 return node_overloaded;
1563
1564         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
1565             ((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)))
1566                 return node_has_spare;
1567
1568         return node_fully_busy;
1569 }
1570
1571 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1572 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
1573 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def);
1574 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1575 {
1576         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
1577             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu, false))
1578                 return idle_core;
1579
1580         /*
1581          * Prefer cores instead of packing HT siblings
1582          * and triggering future load balancing.
1583          */
1584         if (is_core_idle(cpu))
1585                 idle_core = cpu;
1586
1587         return idle_core;
1588 }
1589 #else
1590 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1591 {
1592         return idle_core;
1593 }
1594 #endif
1595
1596 /*
1597  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
1598  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
1599  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
1600  * common implementation is impractical.
1601  */
1602 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
1603                               struct numa_stats *ns, int nid,
1604                               bool find_idle)
1605 {
1606         int cpu, idle_core = -1;
1607
1608         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1609         ns->idle_cpu = -1;
1610
1611         rcu_read_lock();
1612         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1613                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1614
1615                 ns->load += cpu_load(rq);
1616                 ns->util += cpu_util(cpu);
1617                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
1618                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1619
1620                 if (find_idle && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
1621                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
1622                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1623                                 continue;
1624
1625                         if (ns->idle_cpu == -1)
1626                                 ns->idle_cpu = cpu;
1627
1628                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
1629                 }
1630         }
1631         rcu_read_unlock();
1632
1633         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
1634
1635         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
1636
1637         if (idle_core >= 0)
1638                 ns->idle_cpu = idle_core;
1639 }
1640
1641 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1642                              struct task_struct *p, long imp)
1643 {
1644         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1645
1646         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
1647         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
1648                 int cpu;
1649                 int start = env->dst_cpu;
1650
1651                 /* Find alternative idle CPU. */
1652                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start) {
1653                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
1654                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
1655                                 continue;
1656                         }
1657
1658                         env->dst_cpu = cpu;
1659                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1660                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1661                                 goto assign;
1662                 }
1663
1664                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
1665                 return;
1666         }
1667
1668 assign:
1669         /*
1670          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1671          * found a better CPU to move/swap.
1672          */
1673         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
1674                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1675                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1676         }
1677
1678         if (env->best_task)
1679                 put_task_struct(env->best_task);
1680         if (p)
1681                 get_task_struct(p);
1682
1683         env->best_task = p;
1684         env->best_imp = imp;
1685         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1686 }
1687
1688 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1689                                 struct task_numa_env *env)
1690 {
1691         long imb, old_imb;
1692         long orig_src_load, orig_dst_load;
1693         long src_capacity, dst_capacity;
1694
1695         /*
1696          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1697          *
1698          * src_load        dst_load
1699          * ------------ vs ---------
1700          * src_capacity    dst_capacity
1701          */
1702         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1703         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1704
1705         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1706
1707         orig_src_load = env->src_stats.load;
1708         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1709
1710         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1711
1712         /* Would this change make things worse? */
1713         return (imb > old_imb);
1714 }
1715
1716 /*
1717  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1718  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1719  * Used to deter task migration.
1720  */
1721 #define SMALLIMP        30
1722
1723 /*
1724  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1725  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1726  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1727  * be exchanged with the source task
1728  */
1729 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1730                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1731 {
1732         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
1733         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1734         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
1735         struct task_struct *cur;
1736         long src_load, dst_load;
1737         int dist = env->dist;
1738         long moveimp = imp;
1739         long load;
1740         bool stopsearch = false;
1741
1742         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1743                 return false;
1744
1745         rcu_read_lock();
1746         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
1747         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1748                 cur = NULL;
1749
1750         /*
1751          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1752          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1753          */
1754         if (cur == env->p) {
1755                 stopsearch = true;
1756                 goto unlock;
1757         }
1758
1759         if (!cur) {
1760                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1761                         goto assign;
1762                 else
1763                         goto unlock;
1764         }
1765
1766         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
1767         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
1768                 goto unlock;
1769
1770         /*
1771          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
1772          * node and the best task is.
1773          */
1774         if (env->best_task &&
1775             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1776             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1777                 goto unlock;
1778         }
1779
1780         /*
1781          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1782          * source and destination node. Calculate the total differential for
1783          * the source task and potential destination task. The more negative
1784          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1785          * be incurred if the tasks were swapped.
1786          *
1787          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1788          * in any group then look only at task weights.
1789          */
1790         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
1791         if (cur_ng == p_ng) {
1792                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1793                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1794                 /*
1795                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1796                  * tasks within a group over tiny differences.
1797                  */
1798                 if (cur_ng)
1799                         imp -= imp / 16;
1800         } else {
1801                 /*
1802                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1803                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1804                  */
1805                 if (cur_ng && p_ng)
1806                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1807                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1808                 else
1809                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1810                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1811         }
1812
1813         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
1814         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
1815                 imp -= imp / 16;
1816
1817         /*
1818          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
1819          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
1820          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
1821          * case, it does not matter.
1822          */
1823         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
1824                 imp += imp / 8;
1825
1826         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1827                 imp = moveimp;
1828                 cur = NULL;
1829                 goto assign;
1830         }
1831
1832         /*
1833          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
1834          * task that is not.
1835          */
1836         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1837             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1838                 goto assign;
1839         }
1840
1841         /*
1842          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1843          * task migration might only result in ping pong
1844          * of tasks and also hurt performance due to cache
1845          * misses.
1846          */
1847         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1848                 goto unlock;
1849
1850         /*
1851          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1852          */
1853         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1854         if (!load)
1855                 goto assign;
1856
1857         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1858         src_load = env->src_stats.load - load;
1859
1860         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1861                 goto unlock;
1862
1863 assign:
1864         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
1865         if (!cur) {
1866                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1867
1868                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
1869                 if (cpu < 0)
1870                         cpu = env->dst_cpu;
1871
1872                 /*
1873                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
1874                  * is, keep using it.
1875                  */
1876                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
1877                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
1878                         cpu = env->best_cpu;
1879                 }
1880
1881                 env->dst_cpu = cpu;
1882         }
1883
1884         task_numa_assign(env, cur, imp);
1885
1886         /*
1887          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
1888          * balance improves then stop the search. While a better swap
1889          * candidate may exist, a search is not free.
1890          */
1891         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
1892                 stopsearch = true;
1893
1894         /*
1895          * If a swap candidate must be identified and the current best task
1896          * moves its preferred node then stop the search.
1897          */
1898         if (!maymove && env->best_task &&
1899             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
1900                 stopsearch = true;
1901         }
1902 unlock:
1903         rcu_read_unlock();
1904
1905         return stopsearch;
1906 }
1907
1908 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1909                                 long taskimp, long groupimp)
1910 {
1911         bool maymove = false;
1912         int cpu;
1913
1914         /*
1915          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
1916          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
1917          */
1918         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
1919                 unsigned int imbalance;
1920                 int src_running, dst_running;
1921
1922                 /*
1923                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
1924                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
1925                  * move improves the imbalance from the perspective of the
1926                  * CPU load balancer.
1927                  * */
1928                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
1929                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
1930                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
1931                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, src_running);
1932
1933                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
1934                 if (!imbalance) {
1935                         maymove = true;
1936                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
1937                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1938                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
1939                                 return;
1940                         }
1941                 }
1942         } else {
1943                 long src_load, dst_load, load;
1944                 /*
1945                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
1946                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1947                  */
1948                 load = task_h_load(env->p);
1949                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
1950                 src_load = env->src_stats.load - load;
1951                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1952         }
1953
1954         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1955                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1956                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1957                         continue;
1958
1959                 env->dst_cpu = cpu;
1960                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
1961                         break;
1962         }
1963 }
1964
1965 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1966 {
1967         struct task_numa_env env = {
1968                 .p = p,
1969
1970                 .src_cpu = task_cpu(p),
1971                 .src_nid = task_node(p),
1972
1973                 .imbalance_pct = 112,
1974
1975                 .best_task = NULL,
1976                 .best_imp = 0,
1977                 .best_cpu = -1,
1978         };
1979         unsigned long taskweight, groupweight;
1980         struct sched_domain *sd;
1981         long taskimp, groupimp;
1982         struct numa_group *ng;
1983         struct rq *best_rq;
1984         int nid, ret, dist;
1985
1986         /*
1987          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1988          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1989          *
1990          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1991          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1992          * to satisfy here.
1993          */
1994         rcu_read_lock();
1995         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1996         if (sd)
1997                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1998         rcu_read_unlock();
1999
2000         /*
2001          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
2002          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
2003          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
2004          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
2005          */
2006         if (unlikely(!sd)) {
2007                 sched_setnuma(p, task_node(p));
2008                 return -EINVAL;
2009         }
2010
2011         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
2012         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2013         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2014         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2015         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
2016         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
2017         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
2018         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2019
2020         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
2021         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2022
2023         /*
2024          * Look at other nodes in these cases:
2025          * - there is no space available on the preferred_nid
2026          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
2027          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
2028          *   we need to check other locations.
2029          */
2030         ng = deref_curr_numa_group(p);
2031         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
2032                 for_each_online_node(nid) {
2033                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
2034                                 continue;
2035
2036                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2037                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
2038                                                 dist != env.dist) {
2039                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2040                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2041                         }
2042
2043                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2044                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2045                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2046                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2047                                 continue;
2048
2049                         env.dist = dist;
2050                         env.dst_nid = nid;
2051                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2052                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2053                 }
2054         }
2055
2056         /*
2057          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2058          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2059          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2060          * settle down.
2061          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2062          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2063          */
2064         if (ng) {
2065                 if (env.best_cpu == -1)
2066                         nid = env.src_nid;
2067                 else
2068                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2069
2070                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2071                         sched_setnuma(p, nid);
2072         }
2073
2074         /* No better CPU than the current one was found. */
2075         if (env.best_cpu == -1) {
2076                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2077                 return -EAGAIN;
2078         }
2079
2080         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2081         if (env.best_task == NULL) {
2082                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2083                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2084                 if (ret != 0)
2085                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2086                 return ret;
2087         }
2088
2089         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2090         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2091
2092         if (ret != 0)
2093                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2094         put_task_struct(env.best_task);
2095         return ret;
2096 }
2097
2098 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2099 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2100 {
2101         unsigned long interval = HZ;
2102
2103         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2104         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2105                 return;
2106
2107         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2108         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2109         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2110
2111         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2112         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2113                 return;
2114
2115         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2116         task_numa_migrate(p);
2117 }
2118
2119 /*
2120  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
2121  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2122  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2123  * located.
2124  */
2125 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2126 {
2127         unsigned long faults, max_faults = 0;
2128         int nid, active_nodes = 0;
2129
2130         for_each_online_node(nid) {
2131                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2132                 if (faults > max_faults)
2133                         max_faults = faults;
2134         }
2135
2136         for_each_online_node(nid) {
2137                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2138                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2139                         active_nodes++;
2140         }
2141
2142         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2143         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2144 }
2145
2146 /*
2147  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2148  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2149  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2150  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2151  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2152  */
2153 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2154 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2155
2156 /*
2157  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2158  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2159  * the page accesses are shared with other processes.
2160  * Otherwise, decrease the scan period.
2161  */
2162 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2163                         unsigned long shared, unsigned long private)
2164 {
2165         unsigned int period_slot;
2166         int lr_ratio, ps_ratio;
2167         int diff;
2168
2169         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2170         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2171
2172         /*
2173          * If there were no record hinting faults then either the task is
2174          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
2175          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2176          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2177          * node is overloaded. In either case, scan slower
2178          */
2179         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2180                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2181                         p->numa_scan_period << 1);
2182
2183                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2184                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2185
2186                 return;
2187         }
2188
2189         /*
2190          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2191          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2192          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2193          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2194          */
2195         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2196         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2197         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2198
2199         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2200                 /*
2201                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2202                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2203                  */
2204                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2205                 if (!slot)
2206                         slot = 1;
2207                 diff = slot * period_slot;
2208         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2209                 /*
2210                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2211                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2212                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2213                  */
2214                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2215                 if (!slot)
2216                         slot = 1;
2217                 diff = slot * period_slot;
2218         } else {
2219                 /*
2220                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2221                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2222                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2223                  */
2224                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2225                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2226         }
2227
2228         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2229                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2230         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2231 }
2232
2233 /*
2234  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2235  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2236  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2237  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2238  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2239  */
2240 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2241 {
2242         u64 runtime, delta, now;
2243         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2244         now = p->se.exec_start;
2245         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2246
2247         if (p->last_task_numa_placement) {
2248                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2249                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2250
2251                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2252                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2253                         *period = 0;
2254         } else {
2255                 delta = p->se.avg.load_sum;
2256                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2257         }
2258
2259         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2260         p->last_task_numa_placement = now;
2261
2262         return delta;
2263 }
2264
2265 /*
2266  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2267  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2268  * otherwise workloads might not converge.
2269  */
2270 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2271 {
2272         nodemask_t nodes;
2273         int dist;
2274
2275         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2276         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2277                 return nid;
2278
2279         /*
2280          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2281          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2282          * both the node itself, and on nearby nodes.
2283          */
2284         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2285                 unsigned long score, max_score = 0;
2286                 int node, max_node = nid;
2287
2288                 dist = sched_max_numa_distance;
2289
2290                 for_each_online_node(node) {
2291                         score = group_weight(p, node, dist);
2292                         if (score > max_score) {
2293                                 max_score = score;
2294                                 max_node = node;
2295                         }
2296                 }
2297                 return max_node;
2298         }
2299
2300         /*
2301          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2302          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2303          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2304          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2305          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2306          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2307          * keep the complexity of the search down.
2308          */
2309         nodes = node_online_map;
2310         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2311                 unsigned long max_faults = 0;
2312                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2313                 int a, b;
2314
2315                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2316                 if (!find_numa_distance(dist))
2317                         continue;
2318
2319                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2320                         unsigned long faults = 0;
2321                         nodemask_t this_group;
2322                         nodes_clear(this_group);
2323
2324                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2325                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2326                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2327                                         faults += group_faults(p, b);
2328                                         node_set(b, this_group);
2329                                         node_clear(b, nodes);
2330                                 }
2331                         }
2332
2333                         /* Remember the top group. */
2334                         if (faults > max_faults) {
2335                                 max_faults = faults;
2336                                 max_group = this_group;
2337                                 /*
2338                                  * subtle: at the smallest distance there is
2339                                  * just one node left in each "group", the
2340                                  * winner is the preferred nid.
2341                                  */
2342                                 nid = a;
2343                         }
2344                 }
2345                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2346                 if (!max_faults)
2347                         break;
2348                 nodes = max_group;
2349         }
2350         return nid;
2351 }
2352
2353 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2354 {
2355         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2356         unsigned long max_faults = 0;
2357         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2358         unsigned long total_faults;
2359         u64 runtime, period;
2360         spinlock_t *group_lock = NULL;
2361         struct numa_group *ng;
2362
2363         /*
2364          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2365          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2366          * that the field is read in a single access:
2367          */
2368         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2369         if (p->numa_scan_seq == seq)
2370                 return;
2371         p->numa_scan_seq = seq;
2372         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2373
2374         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2375                        p->numa_faults_locality[1];
2376         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2377
2378         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2379         ng = deref_curr_numa_group(p);
2380         if (ng) {
2381                 group_lock = &ng->lock;
2382                 spin_lock_irq(group_lock);
2383         }
2384
2385         /* Find the node with the highest number of faults */
2386         for_each_online_node(nid) {
2387                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2388                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2389                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2390                 int priv;
2391
2392                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2393                         long diff, f_diff, f_weight;
2394
2395                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2396                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2397                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2398                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2399
2400                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2401                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2402                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2403                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2404
2405                         /*
2406                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2407                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2408                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2409                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2410                          * faults are less important.
2411                          */
2412                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2413                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2414                                    (total_faults + 1);
2415                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2416                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2417
2418                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2419                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2420                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2421                         p->total_numa_faults += diff;
2422                         if (ng) {
2423                                 /*
2424                                  * safe because we can only change our own group
2425                                  *
2426                                  * mem_idx represents the offset for a given
2427                                  * nid and priv in a specific region because it
2428                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2429                                  */
2430                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2431                                 ng->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2432                                 ng->total_faults += diff;
2433                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2434                         }
2435                 }
2436
2437                 if (!ng) {
2438                         if (faults > max_faults) {
2439                                 max_faults = faults;
2440                                 max_nid = nid;
2441                         }
2442                 } else if (group_faults > max_faults) {
2443                         max_faults = group_faults;
2444                         max_nid = nid;
2445                 }
2446         }
2447
2448         if (ng) {
2449                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2450                 spin_unlock_irq(group_lock);
2451                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2452         }
2453
2454         if (max_faults) {
2455                 /* Set the new preferred node */
2456                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2457                         sched_setnuma(p, max_nid);
2458         }
2459
2460         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2461 }
2462
2463 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2464 {
2465         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2466 }
2467
2468 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2469 {
2470         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2471                 kfree_rcu(grp, rcu);
2472 }
2473
2474 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2475                         int *priv)
2476 {
2477         struct numa_group *grp, *my_grp;
2478         struct task_struct *tsk;
2479         bool join = false;
2480         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2481         int i;
2482
2483         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2484                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2485                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2486
2487                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2488                 if (!grp)
2489                         return;
2490
2491                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2492                 grp->active_nodes = 1;
2493                 grp->max_faults_cpu = 0;
2494                 spin_lock_init(&grp->lock);
2495                 grp->gid = p->pid;
2496                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2497                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2498                                                 nr_node_ids;
2499
2500                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2501                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2502
2503                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2504
2505                 grp->nr_tasks++;
2506                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2507         }
2508
2509         rcu_read_lock();
2510         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2511
2512         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2513                 goto no_join;
2514
2515         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2516         if (!grp)
2517                 goto no_join;
2518
2519         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2520         if (grp == my_grp)
2521                 goto no_join;
2522
2523         /*
2524          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2525          * the other task will join us.
2526          */
2527         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2528                 goto no_join;
2529
2530         /*
2531          * Tie-break on the grp address.
2532          */
2533         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2534                 goto no_join;
2535
2536         /* Always join threads in the same process. */
2537         if (tsk->mm == current->mm)
2538                 join = true;
2539
2540         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2541         if (flags & TNF_SHARED)
2542                 join = true;
2543
2544         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2545         *priv = !join;
2546
2547         if (join && !get_numa_group(grp))
2548                 goto no_join;
2549
2550         rcu_read_unlock();
2551
2552         if (!join)
2553                 return;
2554
2555         BUG_ON(irqs_disabled());
2556         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2557
2558         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2559                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2560                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2561         }
2562         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2563         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2564
2565         my_grp->nr_tasks--;
2566         grp->nr_tasks++;
2567
2568         spin_unlock(&my_grp->lock);
2569         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2570
2571         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2572
2573         put_numa_group(my_grp);
2574         return;
2575
2576 no_join:
2577         rcu_read_unlock();
2578         return;
2579 }
2580
2581 /*
2582  * Get rid of NUMA staticstics associated with a task (either current or dead).
2583  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2584  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2585  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2586  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2587  */
2588 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2589 {
2590         /* safe: p either is current or is being freed by current */
2591         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
2592         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2593         unsigned long flags;
2594         int i;
2595
2596         if (!numa_faults)
2597                 return;
2598
2599         if (grp) {
2600                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2601                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2602                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2603                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2604
2605                 grp->nr_tasks--;
2606                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2607                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2608                 put_numa_group(grp);
2609         }
2610
2611         if (final) {
2612                 p->numa_faults = NULL;
2613                 kfree(numa_faults);
2614         } else {
2615                 p->total_numa_faults = 0;
2616                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2617                         numa_faults[i] = 0;
2618         }
2619 }
2620
2621 /*
2622  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2623  */
2624 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2625 {
2626         struct task_struct *p = current;
2627         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2628         int cpu_node = task_node(current);
2629         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2630         struct numa_group *ng;
2631         int priv;
2632
2633         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2634                 return;
2635
2636         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2637         if (!p->mm)
2638                 return;
2639
2640         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2641         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2642                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2643                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2644
2645                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2646                 if (!p->numa_faults)
2647                         return;
2648
2649                 p->total_numa_faults = 0;
2650                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2651         }
2652
2653         /*
2654          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2655          * to be private if the accessing pid has not changed
2656          */
2657         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2658                 priv = 1;
2659         } else {
2660                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2661                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2662                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2663         }
2664
2665         /*
2666          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2667          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2668          * actively using should be counted as local. This allows the
2669          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2670          */
2671         ng = deref_curr_numa_group(p);
2672         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2673                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2674                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2675                 local = 1;
2676
2677         /*
2678          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2679          * previously failed, or the scheduler moved us.
2680          */
2681         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2682                 task_numa_placement(p);
2683                 numa_migrate_preferred(p);
2684         }
2685
2686         if (migrated)
2687                 p->numa_pages_migrated += pages;
2688         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2689                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2690
2691         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2692         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2693         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2694 }
2695
2696 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2697 {
2698         /*
2699          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2700          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2701          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2702          * much of an issue though, since this is just used for
2703          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2704          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2705          */
2706         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2707         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2708 }
2709
2710 /*
2711  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2712  * Triggered from task_tick_numa().
2713  */
2714 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
2715 {
2716         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2717         struct task_struct *p = current;
2718         struct mm_struct *mm = p->mm;
2719         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2720         struct vm_area_struct *vma;
2721         unsigned long start, end;
2722         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2723         long pages, virtpages;
2724
2725         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2726
2727         work->next = work;
2728         /*
2729          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2730          *
2731          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2732          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2733          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2734          * work.
2735          */
2736         if (p->flags & PF_EXITING)
2737                 return;
2738
2739         if (!mm->numa_next_scan) {
2740                 mm->numa_next_scan = now +
2741                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2742         }
2743
2744         /*
2745          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2746          */
2747         migrate = mm->numa_next_scan;
2748         if (time_before(now, migrate))
2749                 return;
2750
2751         if (p->numa_scan_period == 0) {
2752                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2753                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2754         }
2755
2756         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2757         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2758                 return;
2759
2760         /*
2761          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2762          * the next time around.
2763          */
2764         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2765
2766         start = mm->numa_scan_offset;
2767         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2768         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2769         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2770         if (!pages)
2771                 return;
2772
2773
2774         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2775                 return;
2776         vma = find_vma(mm, start);
2777         if (!vma) {
2778                 reset_ptenuma_scan(p);
2779                 start = 0;
2780                 vma = mm->mmap;
2781         }
2782         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2783                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2784                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2785                         continue;
2786                 }
2787
2788                 /*
2789                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2790                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2791                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2792                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2793                  */
2794                 if (!vma->vm_mm ||
2795                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2796                         continue;
2797
2798                 /*
2799                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2800                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2801                  */
2802                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2803                         continue;
2804
2805                 do {
2806                         start = max(start, vma->vm_start);
2807                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2808                         end = min(end, vma->vm_end);
2809                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2810
2811                         /*
2812                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2813                          * hpages that have at least one present PTE that
2814                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2815                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2816                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2817                          * areas faster.
2818                          */
2819                         if (nr_pte_updates)
2820                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2821                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2822
2823                         start = end;
2824                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2825                                 goto out;
2826
2827                         cond_resched();
2828                 } while (end != vma->vm_end);
2829         }
2830
2831 out:
2832         /*
2833          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2834          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2835          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2836          * scanner to the start so check it now.
2837          */
2838         if (vma)
2839                 mm->numa_scan_offset = start;
2840         else
2841                 reset_ptenuma_scan(p);
2842         up_read(&mm->mmap_sem);
2843
2844         /*
2845          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2846          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2847          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2848          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2849          */
2850         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2851                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2852                 p->node_stamp += 32 * diff;
2853         }
2854 }
2855
2856 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
2857 {
2858         int mm_users = 0;
2859         struct mm_struct *mm = p->mm;
2860
2861         if (mm) {
2862                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
2863                 if (mm_users == 1) {
2864                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2865                         mm->numa_scan_seq = 0;
2866                 }
2867         }
2868         p->node_stamp                   = 0;
2869         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
2870         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
2871         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
2872         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
2873         p->numa_faults                  = NULL;
2874         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2875         p->last_task_numa_placement     = 0;
2876         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
2877
2878         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
2879
2880         /* New address space, reset the preferred nid */
2881         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
2882                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
2883                 return;
2884         }
2885
2886         /*
2887          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
2888          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
2889          */
2890         if (mm) {
2891                 unsigned int delay;
2892
2893                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
2894                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
2895                 delay += 2 * TICK_NSEC;
2896                 p->node_stamp = delay;
2897         }
2898 }
2899
2900 /*
2901  * Drive the periodic memory faults..
2902  */
2903 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2904 {
2905         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2906         u64 period, now;
2907
2908         /*
2909          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2910          */
2911         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2912                 return;
2913
2914         /*
2915          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2916          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2917          * task needs to have done some actual work before we bother with
2918          * NUMA placement.
2919          */
2920         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2921         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2922
2923         if (now > curr->node_stamp + period) {
2924                 if (!curr->node_stamp)
2925                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2926                 curr->node_stamp += period;
2927
2928                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
2929                         task_work_add(curr, work, true);
2930         }
2931 }
2932
2933 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2934 {
2935         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2936         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2937
2938         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2939                 return;
2940
2941         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2942                 return;
2943
2944         if (src_nid == dst_nid)
2945                 return;
2946
2947         /*
2948          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2949          * has completed. This is most likely due to a new task that
2950          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2951          */
2952         if (p->numa_scan_seq) {
2953                 /*
2954                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2955                  * node or if the task was not previously running on
2956                  * the preferred node.
2957                  */
2958                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2959                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
2960                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
2961                         return;
2962         }
2963
2964         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2965 }
2966
2967 #else
2968 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2969 {
2970 }
2971
2972 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2973 {
2974 }
2975
2976 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2977 {
2978 }
2979
2980 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2981 {
2982 }
2983
2984 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2985
2986 static void
2987 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2988 {
2989         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2990 #ifdef CONFIG_SMP
2991         if (entity_is_task(se)) {
2992                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2993
2994                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2995                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2996         }
2997 #endif
2998         cfs_rq->nr_running++;
2999 }
3000
3001 static void
3002 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3003 {
3004         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3005 #ifdef CONFIG_SMP
3006         if (entity_is_task(se)) {
3007                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
3008                 list_del_init(&se->group_node);
3009         }
3010 #endif
3011         cfs_rq->nr_running--;
3012 }
3013
3014 /*
3015  * Signed add and clamp on underflow.
3016  *
3017  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3018  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3019  * values.
3020  */
3021 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3022         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3023         typeof(_val) val = (_val);                              \
3024         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3025                                                                 \
3026         res = var + val;                                        \
3027                                                                 \
3028         if (val < 0 && res > var)                               \
3029                 res = 0;                                        \
3030                                                                 \
3031         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3032 } while (0)
3033
3034 /*
3035  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3036  *
3037  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3038  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3039  * values.
3040  */
3041 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3042         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3043         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3044         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3045         res = var - val;                                        \
3046         if (res > var)                                          \
3047                 res = 0;                                        \
3048         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3049 } while (0)
3050
3051 /*
3052  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3053  *
3054  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3055  * and is thus optimized for local variable updates.
3056  */
3057 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3058         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3059         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3060 } while (0)
3061
3062 #ifdef CONFIG_SMP
3063 static inline void
3064 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3065 {
3066         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3067         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3068 }
3069
3070 static inline void
3071 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3072 {
3073         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3074         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
3075 }
3076 #else
3077 static inline void
3078 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3079 static inline void
3080 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3081 #endif
3082
3083 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3084                             unsigned long weight)
3085 {
3086         if (se->on_rq) {
3087                 /* commit outstanding execution time */
3088                 if (cfs_rq->curr == se)
3089                         update_curr(cfs_rq);
3090                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3091         }
3092         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3093
3094         update_load_set(&se->load, weight);
3095
3096 #ifdef CONFIG_SMP
3097         do {
3098                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + se->avg.period_contrib;
3099
3100                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3101         } while (0);
3102 #endif
3103
3104         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3105         if (se->on_rq)
3106                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3107
3108 }
3109
3110 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
3111 {
3112         struct sched_entity *se = &p->se;
3113         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3114         struct load_weight *load = &se->load;
3115         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
3116
3117         reweight_entity(cfs_rq, se, weight);
3118         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
3119 }
3120
3121 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3122 #ifdef CONFIG_SMP
3123 /*
3124  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3125  * global sum we all love to hate.
3126  *
3127  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3128  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3129  *
3130  *                     tg->weight * grq->load.weight
3131  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3132  *                        \Sum grq->load.weight
3133  *
3134  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3135  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3136  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3137  *
3138  * So instead of the above, we substitute:
3139  *
3140  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3141  *
3142  * which yields the following:
3143  *
3144  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3145  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3146  *                              tg->load_avg
3147  *
3148  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3149  *
3150  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3151  *
3152  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3153  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3154  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3155  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3156  * yielding bad latency etc..
3157  *
3158  * Now, in that special case (1) reduces to:
3159  *
3160  *                     tg->weight * grq->load.weight
3161  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3162  *                          grp->load.weight
3163  *
3164  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3165  *
3166  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3167  * UP case, like:
3168  *
3169  *   ge->load.weight =
3170  *
3171  *              tg->weight * grq->load.weight
3172  *     ---------------------------------------------------         (5)
3173  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
3174  *
3175  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
3176  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
3177  *
3178  *
3179  *                     tg->weight * grq->load.weight
3180  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
3181  *                              tg_load_avg'
3182  *
3183  * Where:
3184  *
3185  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
3186  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
3187  *
3188  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3189  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3190  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3191  *
3192  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3193  *
3194  * hence icky!
3195  */
3196 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3197 {
3198         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3199         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3200
3201         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3202
3203         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3204
3205         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3206
3207         /* Ensure tg_weight >= load */
3208         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3209         tg_weight += load;
3210
3211         shares = (tg_shares * load);
3212         if (tg_weight)
3213                 shares /= tg_weight;
3214
3215         /*
3216          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3217          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3218          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3219          * the group on a CPU.
3220          *
3221          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3222          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3223          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3224          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3225          * instead of 0.
3226          */
3227         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3228 }
3229 #endif /* CONFIG_SMP */
3230
3231 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3232
3233 /*
3234  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3235  * runqueue.
3236  */
3237 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3238 {
3239         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3240         long shares;
3241
3242         if (!gcfs_rq)
3243                 return;
3244
3245         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3246                 return;
3247
3248 #ifndef CONFIG_SMP
3249         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3250
3251         if (likely(se->load.weight == shares))
3252                 return;
3253 #else
3254         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3255 #endif
3256
3257         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
3258 }
3259
3260 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3261 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3262 {
3263 }
3264 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3265
3266 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3267 {
3268         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3269
3270         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3271                 /*
3272                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3273                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3274                  * a real problem.
3275                  *
3276                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3277                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3278                  * number include things like RT tasks.
3279                  *
3280                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3281                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3282                  *
3283                  * See cpu_util().
3284                  */
3285                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3286         }
3287 }
3288
3289 #ifdef CONFIG_SMP
3290 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3291 /**
3292  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3293  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3294  * @force: update regardless of how small the difference
3295  *
3296  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3297  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3298  * considerations.
3299  *
3300  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3301  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3302  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3303  *
3304  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3305  */
3306 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3307 {
3308         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3309
3310         /*
3311          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3312          */
3313         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3314                 return;
3315
3316         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3317                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3318                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3319         }
3320 }
3321
3322 /*
3323  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3324  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3325  * including the state of rq->lock, should be made.
3326  */
3327 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3328                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3329 {
3330         u64 p_last_update_time;
3331         u64 n_last_update_time;
3332
3333         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3334                 return;
3335
3336         /*
3337          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3338          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3339          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3340          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3341          * the wakee more load sounds not bad.
3342          */
3343         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3344                 return;
3345
3346 #ifndef CONFIG_64BIT
3347         {
3348                 u64 p_last_update_time_copy;
3349                 u64 n_last_update_time_copy;
3350
3351                 do {
3352                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3353                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3354
3355                         smp_rmb();
3356
3357                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3358                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3359
3360                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3361                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3362         }
3363 #else
3364         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3365         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3366 #endif
3367         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3368         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3369 }
3370
3371
3372 /*
3373  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3374  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3375  * that for each group:
3376  *
3377  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3378  *
3379  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3380  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3381  *
3382  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
3383  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
3384  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
3385  *
3386  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
3387  *
3388  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3389  *
3390  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3391  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3392  *
3393  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3394  *
3395  * And per (1) we have:
3396  *
3397  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3398  *
3399  * Which gives:
3400  *
3401  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3402  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3403  *                               grq->load.weight
3404  *
3405  * Except that is wrong!
3406  *
3407  * Because while for entities historical weight is not important and we
3408  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3409  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3410  *
3411  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3412  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3413  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3414  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3415  *
3416  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3417  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3418  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3419  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3420  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3421  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3422  *
3423  * So we'll have to approximate.. :/
3424  *
3425  * Given the constraint:
3426  *
3427  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3428  *
3429  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3430  * overlap.
3431  *
3432  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3433  *
3434  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3435  *
3436  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3437  *
3438  */
3439
3440 static inline void
3441 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3442 {
3443         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3444
3445         /* Nothing to update */
3446         if (!delta)
3447                 return;
3448
3449         /*
3450          * The relation between sum and avg is:
3451          *
3452          *   LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib
3453          *
3454          * however, the PELT windows are not aligned between grq and gse.
3455          */
3456
3457         /* Set new sched_entity's utilization */
3458         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3459         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3460
3461         /* Update parent cfs_rq utilization */
3462         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3463         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3464 }
3465
3466 static inline void
3467 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3468 {
3469         long delta = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
3470
3471         /* Nothing to update */
3472         if (!delta)
3473                 return;
3474
3475         /*
3476          * The relation between sum and avg is:
3477          *
3478          *   LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib
3479          *
3480          * however, the PELT windows are not aligned between grq and gse.
3481          */
3482
3483         /* Set new sched_entity's runnable */
3484         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
3485         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * LOAD_AVG_MAX;
3486
3487         /* Update parent cfs_rq runnable */
3488         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta);
3489         cfs_rq->avg.runnable_sum = cfs_rq->avg.runnable_avg * LOAD_AVG_MAX;
3490 }
3491
3492 static inline void
3493 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3494 {
3495         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3496         unsigned long load_avg;
3497         u64 load_sum = 0;
3498         s64 delta_sum;
3499
3500         if (!runnable_sum)
3501                 return;
3502
3503         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3504
3505         if (runnable_sum >= 0) {
3506                 /*
3507                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3508                  * the CPU is saturated running == runnable.
3509                  */
3510                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3511                 runnable_sum = min(runnable_sum, (long)LOAD_AVG_MAX);
3512         } else {
3513                 /*
3514                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3515                  * assuming all tasks are equally runnable.
3516                  */
3517                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3518                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3519                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3520                 }
3521
3522                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3523                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3524         }
3525
3526         /*
3527          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3528          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3529          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3530          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3531          */
3532         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3533         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3534
3535         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3536         load_avg = div_s64(load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3537
3538         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3539         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3540
3541         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3542         se->avg.load_avg = load_avg;
3543         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3544         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3545 }
3546
3547 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3548 {
3549         cfs_rq->propagate = 1;
3550         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3551 }
3552
3553 /* Update task and its cfs_rq load average */
3554 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3555 {
3556         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3557
3558         if (entity_is_task(se))
3559                 return 0;
3560
3561         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3562         if (!gcfs_rq->propagate)
3563                 return 0;
3564
3565         gcfs_rq->propagate = 0;
3566
3567         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3568
3569         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3570
3571         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3572         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3573         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3574
3575         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3576         trace_pelt_se_tp(se);
3577
3578         return 1;
3579 }
3580
3581 /*
3582  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3583  * group_entity:
3584  */
3585 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3586 {
3587         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3588
3589         /*
3590          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3591          * decay it:
3592          */
3593         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3594                 return false;
3595
3596         /*
3597          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3598          * the utilization of the sched_entity:
3599          */
3600         if (gcfs_rq->propagate)
3601                 return false;
3602
3603         /*
3604          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3605          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3606          * waste of time to try to decay it:
3607          */
3608         return true;
3609 }
3610
3611 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3612
3613 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3614
3615 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3616 {
3617         return 0;
3618 }
3619
3620 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3621
3622 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3623
3624 /**
3625  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3626  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3627  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3628  *
3629  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3630  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3631  * post_init_entity_util_avg().
3632  *
3633  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3634  *
3635  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3636  *
3637  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3638  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3639  */
3640 static inline int
3641 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3642 {
3643         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
3644         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3645         int decayed = 0;
3646
3647         if (cfs_rq->removed.nr) {
3648                 unsigned long r;
3649                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3650
3651                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3652                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3653                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3654                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
3655                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3656                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3657
3658                 r = removed_load;
3659                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3660                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3661
3662                 r = removed_util;
3663                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3664                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3665
3666                 r = removed_runnable;
3667                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
3668                 sub_positive(&sa->runnable_sum, r * divider);
3669
3670                 /*
3671                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
3672                  * can use it to estimate removed_load_sum.
3673                  */
3674                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
3675                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
3676
3677                 decayed = 1;
3678         }
3679
3680         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3681
3682 #ifndef CONFIG_64BIT
3683         smp_wmb();
3684         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3685 #endif
3686
3687         return decayed;
3688 }
3689
3690 /**
3691  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3692  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3693  * @se: sched_entity to attach
3694  *
3695  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3696  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3697  */
3698 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3699 {
3700         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3701
3702         /*
3703          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3704          * window because without that, really weird and wonderful things can
3705          * happen.
3706          *
3707          * XXX illustrate
3708          */
3709         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3710         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3711
3712         /*
3713          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3714          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3715          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3716          * _sum a little.
3717          */
3718         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3719
3720         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3721
3722         se->avg.load_sum = divider;
3723         if (se_weight(se)) {
3724                 se->avg.load_sum =
3725                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3726         }
3727
3728         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3729         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3730         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3731         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
3732         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
3733
3734         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3735
3736         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3737
3738         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3739 }
3740
3741 /**
3742  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3743  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3744  * @se: sched_entity to detach
3745  *
3746  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3747  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3748  */
3749 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3750 {
3751         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3752         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3753         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3754         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
3755         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, se->avg.runnable_sum);
3756
3757         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3758
3759         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3760
3761         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3762 }
3763
3764 /*
3765  * Optional action to be done while updating the load average
3766  */
3767 #define UPDATE_TG       0x1
3768 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3769 #define DO_ATTACH       0x4
3770
3771 /* Update task and its cfs_rq load average */
3772 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3773 {
3774         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
3775         int decayed;
3776
3777         /*
3778          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3779          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3780          */
3781         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3782                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
3783
3784         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3785         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3786
3787         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3788
3789                 /*
3790                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3791                  * !last_update_time means we've passed through
3792                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3793                  *
3794                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3795                  */
3796                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3797                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3798
3799         } else if (decayed) {
3800                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3801
3802                 if (flags & UPDATE_TG)
3803                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3804         }
3805 }
3806
3807 #ifndef CONFIG_64BIT
3808 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3809 {
3810         u64 last_update_time_copy;
3811         u64 last_update_time;
3812
3813         do {
3814                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3815                 smp_rmb();
3816                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3817         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3818
3819         return last_update_time;
3820 }
3821 #else
3822 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3823 {
3824         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3825 }
3826 #endif
3827
3828 /*
3829  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3830  * the previous rq.
3831  */
3832 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3833 {
3834         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3835         u64 last_update_time;
3836
3837         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3838         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
3839 }
3840
3841 /*
3842  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3843  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3844  */
3845 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3846 {
3847         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3848         unsigned long flags;
3849
3850         /*
3851          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3852          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3853          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3854          */
3855
3856         sync_entity_load_avg(se);
3857
3858         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3859         ++cfs_rq->removed.nr;
3860         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3861         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3862         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
3863         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3864 }
3865
3866 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3867 {
3868         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
3869 }
3870
3871 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3872 {
3873         return cfs_rq->avg.load_avg;
3874 }
3875
3876 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3877 {
3878         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3879 }
3880
3881 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3882 {
3883         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3884
3885         return (max(ue.ewma, ue.enqueued) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3886 }
3887
3888 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3889 {
3890         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3891 }
3892
3893 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
3894 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3895 {
3896         return clamp(task_util_est(p),
3897                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN),
3898                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX));
3899 }
3900 #else
3901 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
3902 {
3903         return task_util_est(p);
3904 }
3905 #endif
3906
3907 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3908                                     struct task_struct *p)
3909 {
3910         unsigned int enqueued;
3911
3912         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3913                 return;
3914
3915         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3916         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3917         enqueued += _task_util_est(p);
3918         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3919 }
3920
3921 /*
3922  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3923  * based on the observation that:
3924  *
3925  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3926  *
3927  * NOTE: this only works when value + maring < INT_MAX.
3928  */
3929 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3930 {
3931         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3932 }
3933
3934 static void
3935 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p, bool task_sleep)
3936 {
3937         long last_ewma_diff;
3938         struct util_est ue;
3939         int cpu;
3940
3941         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3942                 return;
3943
3944         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3945         ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3946         ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued, _task_util_est(p));
3947         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3948
3949         /*
3950          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3951          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3952          */
3953         if (!task_sleep)
3954                 return;
3955
3956         /*
3957          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
3958          * skip the util_est update.
3959          */
3960         ue = p->se.avg.util_est;
3961         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
3962                 return;
3963
3964         /*
3965          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
3966          * to smooth utilization decreases.
3967          */
3968         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3969         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
3970                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
3971                         ue.ewma = ue.enqueued;
3972                         goto done;
3973                 }
3974         }
3975
3976         /*
3977          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
3978          * already ~1% close to its last activation value.
3979          */
3980         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
3981         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
3982                 return;
3983
3984         /*
3985          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
3986          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
3987          */
3988         cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
3989         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu))
3990                 return;
3991
3992         /*
3993          * Update Task's estimated utilization
3994          *
3995          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
3996          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
3997          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
3998          * Weighted Moving Average (EWMA):
3999          *
4000          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4001          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4002          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4003          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4004          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4005          *
4006          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4007          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4008          */
4009         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4010         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4011         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4012 done:
4013         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4014 }
4015
4016 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p, long capacity)
4017 {
4018         return fits_capacity(uclamp_task_util(p), capacity);
4019 }
4020
4021 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
4022 {
4023         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
4024                 return;
4025
4026         if (!p) {
4027                 rq->misfit_task_load = 0;
4028                 return;
4029         }
4030
4031         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
4032                 rq->misfit_task_load = 0;
4033                 return;
4034         }
4035
4036         rq->misfit_task_load = task_h_load(p);
4037 }
4038
4039 #else /* CONFIG_SMP */
4040
4041 #define UPDATE_TG       0x0
4042 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4043 #define DO_ATTACH       0x0
4044
4045 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4046 {
4047         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4048 }
4049
4050 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4051
4052 static inline void
4053 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4054 static inline void
4055 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4056
4057 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4058 {
4059         return 0;
4060 }
4061
4062 static inline void
4063 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4064
4065 static inline void
4066 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4067                  bool task_sleep) {}
4068 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
4069
4070 #endif /* CONFIG_SMP */
4071
4072 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4073 {
4074 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4075         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4076
4077         if (d < 0)
4078                 d = -d;
4079
4080         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4081                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4082 #endif
4083 }
4084
4085 static void
4086 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4087 {
4088         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4089
4090         /*
4091          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4092          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4093          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4094          * stays open at the end.
4095          */
4096         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4097                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4098
4099         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4100         if (!initial) {
4101                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
4102
4103                 /*
4104                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4105                  * for a gentler effect of sleepers:
4106                  */
4107                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4108                         thresh >>= 1;
4109
4110                 vruntime -= thresh;
4111         }
4112
4113         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4114         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4115 }
4116
4117 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4118
4119 static inline void check_schedstat_required(void)
4120 {
4121 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4122         if (schedstat_enabled())
4123                 return;
4124
4125         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
4126         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
4127                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
4128                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
4129                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
4130                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
4131                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
4132                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
4133                              "kernel parameter schedstats=enable or "
4134                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
4135         }
4136 #endif
4137 }
4138
4139 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
4140
4141 /*
4142  * MIGRATION
4143  *
4144  *      dequeue
4145  *        update_curr()
4146  *          update_min_vruntime()
4147  *        vruntime -= min_vruntime
4148  *
4149  *      enqueue
4150  *        update_curr()
4151  *          update_min_vruntime()
4152  *        vruntime += min_vruntime
4153  *
4154  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4155  * min_vruntime are up-to-date.
4156  *
4157  * WAKEUP (remote)
4158  *
4159  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4160  *        vruntime -= min_vruntime
4161  *
4162  *      enqueue
4163  *        update_curr()
4164  *          update_min_vruntime()
4165  *        vruntime += min_vruntime
4166  *
4167  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4168  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4169  */
4170
4171 static void
4172 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4173 {
4174         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4175         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4176
4177         /*
4178          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4179          * update_curr().
4180          */
4181         if (renorm && curr)
4182                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4183
4184         update_curr(cfs_rq);
4185
4186         /*
4187          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4188          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4189          * placed in the past could significantly boost this task to the
4190          * fairness detriment of existing tasks.
4191          */
4192         if (renorm && !curr)
4193                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4194
4195         /*
4196          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4197          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4198          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4199          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4200          *     its group cfs_rq
4201          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4202          */
4203         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4204         se_update_runnable(se);
4205         update_cfs_group(se);
4206         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4207
4208         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4209                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4210
4211         check_schedstat_required();
4212         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
4213         check_spread(cfs_rq, se);
4214         if (!curr)
4215                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4216         se->on_rq = 1;
4217
4218         /*
4219          * When bandwidth control is enabled, cfs might have been removed
4220          * because of a parent been throttled but cfs->nr_running > 1. Try to
4221          * add it unconditionnally.
4222          */
4223         if (cfs_rq->nr_running == 1 || cfs_bandwidth_used())
4224                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4225
4226         if (cfs_rq->nr_running == 1)
4227                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4228 }
4229
4230 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4231 {
4232         for_each_sched_entity(se) {
4233                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4234                 if (cfs_rq->last != se)
4235                         break;
4236
4237                 cfs_rq->last = NULL;
4238         }
4239 }
4240
4241 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4242 {
4243         for_each_sched_entity(se) {
4244                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4245                 if (cfs_rq->next != se)
4246                         break;
4247
4248                 cfs_rq->next = NULL;
4249         }
4250 }
4251
4252 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4253 {
4254         for_each_sched_entity(se) {
4255                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4256                 if (cfs_rq->skip != se)
4257                         break;
4258
4259                 cfs_rq->skip = NULL;
4260         }
4261 }
4262
4263 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4264 {
4265         if (cfs_rq->last == se)
4266                 __clear_buddies_last(se);
4267
4268         if (cfs_rq->next == se)
4269                 __clear_buddies_next(se);
4270
4271         if (cfs_rq->skip == se)
4272                 __clear_buddies_skip(se);
4273 }
4274
4275 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4276
4277 static void
4278 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4279 {
4280         /*
4281          * Update run-time statistics of the 'current'.
4282          */
4283         update_curr(cfs_rq);
4284
4285         /*
4286          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4287          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4288          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4289          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4290          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4291          *     of its group cfs_rq.
4292          */
4293         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4294         se_update_runnable(se);
4295
4296         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4297
4298         clear_buddies(cfs_rq, se);
4299
4300         if (se != cfs_rq->curr)
4301                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4302         se->on_rq = 0;
4303         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4304
4305         /*
4306          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4307          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4308          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4309          * can move min_vruntime forward still more.
4310          */
4311         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4312                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4313
4314         /* return excess runtime on last dequeue */
4315         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4316
4317         update_cfs_group(se);
4318
4319         /*
4320          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4321          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4322          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4323          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4324          */
4325         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4326                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4327 }
4328
4329 /*
4330  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4331  */
4332 static void
4333 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4334 {
4335         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4336         struct sched_entity *se;
4337         s64 delta;
4338
4339         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4340         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4341         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4342                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4343                 /*
4344                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4345                  * re-elected due to buddy favours.
4346                  */
4347                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4348                 return;
4349         }
4350
4351         /*
4352          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4353          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4354          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4355          */
4356         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4357                 return;
4358
4359         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4360         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4361
4362         if (delta < 0)
4363                 return;
4364
4365         if (delta > ideal_runtime)
4366                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4367 }
4368
4369 static void
4370 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4371 {
4372         /* 'current' is not kept within the tree. */
4373         if (se->on_rq) {
4374                 /*
4375                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4376                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4377                  * runqueue.
4378                  */
4379                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4380                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4381                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4382         }
4383
4384         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4385         cfs_rq->curr = se;
4386
4387         /*
4388          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4389          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4390          * when there are only lesser-weight tasks around):
4391          */
4392         if (schedstat_enabled() &&
4393             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4394                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4395                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4396                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4397         }
4398
4399         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4400 }
4401
4402 static int
4403 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4404
4405 /*
4406  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4407  * 1) keep things fair between processes/task groups
4408  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4409  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4410  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4411  */
4412 static struct sched_entity *
4413 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4414 {
4415         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4416         struct sched_entity *se;
4417
4418         /*
4419          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4420          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4421          */
4422         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4423                 left = curr;
4424
4425         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4426
4427         /*
4428          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4429          * be done without getting too unfair.
4430          */
4431         if (cfs_rq->skip == se) {
4432                 struct sched_entity *second;
4433
4434                 if (se == curr) {
4435                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4436                 } else {
4437                         second = __pick_next_entity(se);
4438                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4439                                 second = curr;
4440                 }
4441
4442                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4443                         se = second;
4444         }
4445
4446         /*
4447          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4448          */
4449         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4450                 se = cfs_rq->last;
4451
4452         /*
4453          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4454          */
4455         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4456                 se = cfs_rq->next;
4457
4458         clear_buddies(cfs_rq, se);
4459
4460         return se;
4461 }
4462
4463 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4464
4465 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4466 {
4467         /*
4468          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4469          * was not called and update_curr() has to be done:
4470          */
4471         if (prev->on_rq)
4472                 update_curr(cfs_rq);
4473
4474         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4475         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4476
4477         check_spread(cfs_rq, prev);
4478
4479         if (prev->on_rq) {
4480                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4481                 /* Put 'current' back into the tree. */
4482                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4483                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4484                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4485         }
4486         cfs_rq->curr = NULL;
4487 }
4488
4489 static void
4490 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4491 {
4492         /*
4493          * Update run-time statistics of the 'current'.
4494          */
4495         update_curr(cfs_rq);
4496
4497         /*
4498          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4499          */
4500         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4501         update_cfs_group(curr);
4502
4503 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4504         /*
4505          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4506          * validating it and just reschedule.
4507          */
4508         if (queued) {
4509                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4510                 return;
4511         }
4512         /*
4513          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4514          */
4515         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4516                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4517                 return;
4518 #endif
4519
4520         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4521                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4522 }
4523
4524
4525 /**************************************************
4526  * CFS bandwidth control machinery
4527  */
4528
4529 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4530
4531 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4532 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4533
4534 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4535 {
4536         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4537 }
4538
4539 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4540 {
4541         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4542 }
4543
4544 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4545 {
4546         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4547 }
4548 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4549 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4550 {
4551         return true;
4552 }
4553
4554 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4555 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4556 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4557
4558 /*
4559  * default period for cfs group bandwidth.
4560  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4561  */
4562 static inline u64 default_cfs_period(void)
4563 {
4564         return 100000000ULL;
4565 }
4566
4567 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4568 {
4569         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4570 }
4571
4572 /*
4573  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
4574  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
4575  * around rq->lock.
4576  *
4577  * requires cfs_b->lock
4578  */
4579 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4580 {
4581         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF)
4582                 cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4583 }
4584
4585 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4586 {
4587         return &tg->cfs_bandwidth;
4588 }
4589
4590 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4591 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4592 {
4593         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4594         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4595         u64 amount = 0, min_amount;
4596
4597         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4598         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4599
4600         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4601         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4602                 amount = min_amount;
4603         else {
4604                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4605
4606                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4607                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4608                         cfs_b->runtime -= amount;
4609                         cfs_b->idle = 0;
4610                 }
4611         }
4612         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4613
4614         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4615
4616         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4617 }
4618
4619 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4620 {
4621         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4622         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4623
4624         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4625                 return;
4626
4627         if (cfs_rq->throttled)
4628                 return;
4629         /*
4630          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4631          * hierarchy can be throttled
4632          */
4633         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4634                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4635 }
4636
4637 static __always_inline
4638 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4639 {
4640         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4641                 return;
4642
4643         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4644 }
4645
4646 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4647 {
4648         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4649 }
4650
4651 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4652 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4653 {
4654         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4655 }
4656
4657 /*
4658  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4659  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4660  * load-balance operations.
4661  */
4662 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4663                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4664 {
4665         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4666
4667         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4668         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4669
4670         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4671                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4672 }
4673
4674 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4675 {
4676         struct rq *rq = data;
4677         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4678
4679         cfs_rq->throttle_count--;
4680         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4681                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4682                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4683
4684                 /* Add cfs_rq with already running entity in the list */
4685                 if (cfs_rq->nr_running >= 1)
4686                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4687         }
4688
4689         return 0;
4690 }
4691
4692 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4693 {
4694         struct rq *rq = data;
4695         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4696
4697         /* group is entering throttled state, stop time */
4698         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4699                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4700                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4701         }
4702         cfs_rq->throttle_count++;
4703
4704         return 0;
4705 }
4706
4707 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4708 {
4709         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4710         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4711         struct sched_entity *se;
4712         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
4713         bool empty;
4714
4715         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4716
4717         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4718         rcu_read_lock();
4719         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4720         rcu_read_unlock();
4721
4722         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4723         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4724         for_each_sched_entity(se) {
4725                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4726                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4727                 if (!se->on_rq)
4728                         break;
4729
4730                 if (dequeue) {
4731                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4732                 } else {
4733                         update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
4734                         se_update_runnable(se);
4735                 }
4736
4737                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4738                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4739
4740                 if (qcfs_rq->load.weight)
4741                         dequeue = 0;
4742         }
4743
4744         if (!se)
4745                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4746
4747         cfs_rq->throttled = 1;
4748         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4749         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4750         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4751
4752         /*
4753          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4754          * distribute_cfs_runtime will not see us. If disribute_cfs_runtime is
4755          * not running add to the tail so that later runqueues don't get starved.
4756          */
4757         if (cfs_b->distribute_running)
4758                 list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4759         else
4760                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4761
4762         /*
4763          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4764          * timer is running.
4765          */
4766         if (empty)
4767                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4768
4769         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4770 }
4771
4772 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4773 {
4774         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4775         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4776         struct sched_entity *se;
4777         int enqueue = 1;
4778         long task_delta, idle_task_delta;
4779
4780         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4781
4782         cfs_rq->throttled = 0;
4783
4784         update_rq_clock(rq);
4785
4786         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4787         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4788         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4789         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4790
4791         /* update hierarchical throttle state */
4792         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4793
4794         if (!cfs_rq->load.weight)
4795                 return;
4796
4797         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4798         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4799         for_each_sched_entity(se) {
4800                 if (se->on_rq)
4801                         enqueue = 0;
4802
4803                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4804                 if (enqueue) {
4805                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4806                 } else {
4807                         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
4808                         se_update_runnable(se);
4809                 }
4810
4811                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4812                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4813
4814                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4815                         break;
4816         }
4817
4818         if (!se)
4819                 add_nr_running(rq, task_delta);
4820
4821         /*
4822          * The cfs_rq_throttled() breaks in the above iteration can result in
4823          * incomplete leaf list maintenance, resulting in triggering the
4824          * assertion below.
4825          */
4826         for_each_sched_entity(se) {
4827                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4828
4829                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4830         }
4831
4832         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
4833
4834         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4835         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4836                 resched_curr(rq);
4837 }
4838
4839 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 remaining)
4840 {
4841         struct cfs_rq *cfs_rq;
4842         u64 runtime;
4843         u64 starting_runtime = remaining;
4844
4845         rcu_read_lock();
4846         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4847                                 throttled_list) {
4848                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4849                 struct rq_flags rf;
4850
4851                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
4852                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4853                         goto next;
4854
4855                 /* By the above check, this should never be true */
4856                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
4857
4858                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4859                 if (runtime > remaining)
4860                         runtime = remaining;
4861                 remaining -= runtime;
4862
4863                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4864
4865                 /* we check whether we're throttled above */
4866                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4867                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4868
4869 next:
4870                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
4871
4872                 if (!remaining)
4873                         break;
4874         }
4875         rcu_read_unlock();
4876
4877         return starting_runtime - remaining;
4878 }
4879
4880 /*
4881  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4882  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4883  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4884  * used to track this state.
4885  */
4886 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
4887 {
4888         u64 runtime;
4889         int throttled;
4890
4891         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4892         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4893                 goto out_deactivate;
4894
4895         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4896         cfs_b->nr_periods += overrun;
4897
4898         /*
4899          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4900          * we're going inactive then everything else can be deferred
4901          */
4902         if (cfs_b->idle && !throttled)
4903                 goto out_deactivate;
4904
4905         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4906
4907         if (!throttled) {
4908                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4909                 cfs_b->idle = 1;
4910                 return 0;
4911         }
4912
4913         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4914         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4915
4916         /*
4917          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4918          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4919          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4920          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4921          * only by limited amounts in that extreme case.
4922          */
4923         while (throttled && cfs_b->runtime > 0 && !cfs_b->distribute_running) {
4924                 runtime = cfs_b->runtime;
4925                 cfs_b->distribute_running = 1;
4926                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4927                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4928                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime);
4929                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4930
4931                 cfs_b->distribute_running = 0;
4932                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4933
4934                 lsub_positive(&cfs_b->runtime, runtime);
4935         }
4936
4937         /*
4938          * While we are ensured activity in the period following an
4939          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4940          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4941          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4942          */
4943         cfs_b->idle = 0;
4944
4945         return 0;
4946
4947 out_deactivate:
4948         return 1;
4949 }
4950
4951 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4952 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4953 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4954 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4955 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4956 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4957
4958 /*
4959  * Are we near the end of the current quota period?
4960  *
4961  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4962  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4963  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4964  */
4965 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4966 {
4967         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4968         u64 remaining;
4969
4970         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4971         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4972                 return 1;
4973
4974         /* is a quota refresh about to occur? */
4975         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4976         if (remaining < min_expire)
4977                 return 1;
4978
4979         return 0;
4980 }
4981
4982 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4983 {
4984         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4985
4986         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4987         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4988                 return;
4989
4990         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
4991         if (cfs_b->slack_started)
4992                 return;
4993         cfs_b->slack_started = true;
4994
4995         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4996                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4997                         HRTIMER_MODE_REL);
4998 }
4999
5000 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
5001 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5002 {
5003         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5004         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
5005
5006         if (slack_runtime <= 0)
5007                 return;
5008
5009         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5010         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
5011                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5012
5013                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5014                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5015                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5016                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5017         }
5018         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5019
5020         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5021         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5022 }
5023
5024 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5025 {
5026         if (!cfs_bandwidth_used())
5027                 return;
5028
5029         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5030                 return;
5031
5032         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5033 }
5034
5035 /*
5036  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5037  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5038  */
5039 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5040 {
5041         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5042         unsigned long flags;
5043
5044         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5045         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5046         cfs_b->slack_started = false;
5047         if (cfs_b->distribute_running) {
5048                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5049                 return;
5050         }
5051
5052         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5053                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5054                 return;
5055         }
5056
5057         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5058                 runtime = cfs_b->runtime;
5059
5060         if (runtime)
5061                 cfs_b->distribute_running = 1;
5062
5063         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5064
5065         if (!runtime)
5066                 return;
5067
5068         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime);
5069
5070         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5071         lsub_positive(&cfs_b->runtime, runtime);
5072         cfs_b->distribute_running = 0;
5073         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5074 }
5075
5076 /*
5077  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5078  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5079  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
5080  */
5081 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5082 {
5083         if (!cfs_bandwidth_used())
5084                 return;
5085
5086         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5087         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5088                 return;
5089
5090         /* ensure the group is not already throttled */
5091         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5092                 return;
5093
5094         /* update runtime allocation */
5095         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5096         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5097                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5098 }
5099
5100 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5101 {
5102         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5103
5104         if (!cfs_bandwidth_used())
5105                 return;
5106
5107         if (!tg->parent)
5108                 return;
5109
5110         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5111         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5112
5113         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5114         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
5115 }
5116
5117 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5118 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5119 {
5120         if (!cfs_bandwidth_used())
5121                 return false;
5122
5123         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5124                 return false;
5125
5126         /*
5127          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5128          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5129          */
5130         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5131                 return true;
5132
5133         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5134         return true;
5135 }
5136
5137 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5138 {
5139         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5140                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5141
5142         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5143
5144         return HRTIMER_NORESTART;
5145 }
5146
5147 extern const u64 max_cfs_quota_period;
5148
5149 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5150 {
5151         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5152                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5153         unsigned long flags;
5154         int overrun;
5155         int idle = 0;
5156         int count = 0;
5157
5158         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5159         for (;;) {
5160                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5161                 if (!overrun)
5162                         break;
5163
5164                 if (++count > 3) {
5165                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
5166
5167                         /*
5168                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
5169                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
5170                          * to fail.
5171                          */
5172                         new = old * 2;
5173                         if (new < max_cfs_quota_period) {
5174                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
5175                                 cfs_b->quota *= 2;
5176
5177                                 pr_warn_ratelimited(
5178         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5179                                         smp_processor_id(),
5180                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
5181                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5182                         } else {
5183                                 pr_warn_ratelimited(
5184         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5185                                         smp_processor_id(),
5186                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
5187                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5188                         }
5189
5190                         /* reset count so we don't come right back in here */
5191                         count = 0;
5192                 }
5193
5194                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
5195         }
5196         if (idle)
5197                 cfs_b->period_active = 0;
5198         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5199
5200         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5201 }
5202
5203 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5204 {
5205         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5206         cfs_b->runtime = 0;
5207         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5208         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5209
5210         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5211         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5212         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5213         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5214         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5215         cfs_b->distribute_running = 0;
5216         cfs_b->slack_started = false;
5217 }
5218
5219 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5220 {
5221         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5222         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5223 }
5224
5225 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5226 {
5227         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5228
5229         if (cfs_b->period_active)
5230                 return;
5231
5232         cfs_b->period_active = 1;
5233         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5234         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5235 }
5236
5237 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5238 {
5239         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5240         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5241                 return;
5242
5243         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5244         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5245 }
5246
5247 /*
5248  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5249  *
5250  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5251  * bits doesn't do much.
5252  */
5253
5254 /* cpu online calback */
5255 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5256 {
5257         struct task_group *tg;
5258
5259         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5260
5261         rcu_read_lock();
5262         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5263                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5264                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5265
5266                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5267                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5268                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5269         }
5270         rcu_read_unlock();
5271 }
5272
5273 /* cpu offline callback */
5274 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(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_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5283
5284                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5285                         continue;
5286
5287                 /*
5288                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5289                  * there's some valid quota amount
5290                  */
5291                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5292                 /*
5293                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5294                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5295                  */
5296                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5297
5298                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5299                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5300         }
5301         rcu_read_unlock();
5302 }
5303
5304 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5305
5306 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5307 {
5308         return false;
5309 }
5310
5311 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5312 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5313 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5314 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5315 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5316
5317 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5318 {
5319         return 0;
5320 }
5321
5322 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5323 {
5324         return 0;
5325 }
5326
5327 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5328                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5329 {
5330         return 0;
5331 }
5332
5333 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5334
5335 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5336 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5337 #endif
5338
5339 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5340 {
5341         return NULL;
5342 }
5343 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5344 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5345 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5346
5347 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5348
5349 /**************************************************
5350  * CFS operations on tasks:
5351  */
5352
5353 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5354 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5355 {
5356         struct sched_entity *se = &p->se;
5357         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5358
5359         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5360
5361         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5362                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5363                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5364                 s64 delta = slice - ran;
5365
5366                 if (delta < 0) {
5367                         if (rq->curr == p)
5368                                 resched_curr(rq);
5369                         return;
5370                 }
5371                 hrtick_start(rq, delta);
5372         }
5373 }
5374
5375 /*
5376  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5377  * current task is from our class and nr_running is low enough
5378  * to matter.
5379  */
5380 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5381 {
5382         struct task_struct *curr = rq->curr;
5383
5384         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5385                 return;
5386
5387         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5388                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5389 }
5390 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5391 static inline void
5392 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5393 {
5394 }
5395
5396 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5397 {
5398 }
5399 #endif
5400
5401 #ifdef CONFIG_SMP
5402 static inline unsigned long cpu_util(int cpu);
5403
5404 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5405 {
5406         return !fits_capacity(cpu_util(cpu), capacity_of(cpu));
5407 }
5408
5409 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5410 {
5411         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
5412                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5413                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
5414         }
5415 }
5416 #else
5417 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5418 #endif
5419
5420 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
5421 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
5422 {
5423         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
5424                         rq->nr_running);
5425 }
5426
5427 #ifdef CONFIG_SMP
5428 static int sched_idle_cpu(int cpu)
5429 {
5430         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
5431 }
5432 #endif
5433
5434 /*
5435  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5436  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5437  * then put the task into the rbtree:
5438  */
5439 static void
5440 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5441 {
5442         struct cfs_rq *cfs_rq;
5443         struct sched_entity *se = &p->se;
5444         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5445
5446         /*
5447          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5448          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5449          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5450          * estimated utilization, before we update schedutil.
5451          */
5452         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5453
5454         /*
5455          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5456          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5457          * passed.
5458          */
5459         if (p->in_iowait)
5460                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5461
5462         for_each_sched_entity(se) {
5463                 if (se->on_rq)
5464                         break;
5465                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5466                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5467
5468                 cfs_rq->h_nr_running++;
5469                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5470
5471                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5472                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5473                         goto enqueue_throttle;
5474
5475                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5476         }
5477
5478         for_each_sched_entity(se) {
5479                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5480
5481                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5482                 se_update_runnable(se);
5483                 update_cfs_group(se);
5484
5485                 cfs_rq->h_nr_running++;
5486                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5487
5488                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5489                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5490                         goto enqueue_throttle;
5491         }
5492
5493 enqueue_throttle:
5494         if (!se) {
5495                 add_nr_running(rq, 1);
5496                 /*
5497                  * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5498                  * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5499                  * ability to cross the overutilized threshold, which will
5500                  * result in the load balancer ruining all the task placement
5501                  * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5502                  * for the first enqueue operation of new tasks during the
5503                  * overutilized flag detection.
5504                  *
5505                  * A better way of solving this problem would be to wait for
5506                  * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5507                  * into account, but that is not straightforward to implement,
5508                  * and the following generally works well enough in practice.
5509                  */
5510                 if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
5511                         update_overutilized_status(rq);
5512
5513         }
5514
5515         if (cfs_bandwidth_used()) {
5516                 /*
5517                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5518                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5519                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5520                  * below.
5521                  */
5522                 for_each_sched_entity(se) {
5523                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5524
5525                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5526                                 break;
5527                 }
5528         }
5529
5530         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5531
5532         hrtick_update(rq);
5533 }
5534
5535 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5536
5537 /*
5538  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5539  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5540  * update the fair scheduling stats:
5541  */
5542 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5543 {
5544         struct cfs_rq *cfs_rq;
5545         struct sched_entity *se = &p->se;
5546         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5547         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5548         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
5549
5550         for_each_sched_entity(se) {
5551                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5552                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5553
5554                 cfs_rq->h_nr_running--;
5555                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5556
5557                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5558                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5559                         goto dequeue_throttle;
5560
5561                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5562                 if (cfs_rq->load.weight) {
5563                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5564                         se = parent_entity(se);
5565                         /*
5566                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5567                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5568                          */
5569                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5570                                 set_next_buddy(se);
5571                         break;
5572                 }
5573                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5574         }
5575
5576         for_each_sched_entity(se) {
5577                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5578
5579                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5580                 se_update_runnable(se);
5581                 update_cfs_group(se);
5582
5583                 cfs_rq->h_nr_running--;
5584                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5585
5586                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5587                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5588                         goto dequeue_throttle;
5589
5590         }
5591
5592 dequeue_throttle:
5593         if (!se)
5594                 sub_nr_running(rq, 1);
5595
5596         /* balance early to pull high priority tasks */
5597         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
5598                 rq->next_balance = jiffies;
5599
5600         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5601         hrtick_update(rq);
5602 }
5603
5604 #ifdef CONFIG_SMP
5605
5606 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5607 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5608 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5609
5610 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5611
5612 static struct {
5613         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5614         atomic_t nr_cpus;
5615         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5616         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5617         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5618 } nohz ____cacheline_aligned;
5619
5620 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5621
5622 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
5623 {
5624         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
5625 }
5626
5627 /*
5628  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
5629  * @cpu: the CPU which load is requested
5630  * @p: the task which load should be discounted
5631  *
5632  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
5633  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
5634  * CPU.
5635  *
5636  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
5637  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
5638  * load.
5639  */
5640 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5641 {
5642         struct cfs_rq *cfs_rq;
5643         unsigned int load;
5644
5645         /* Task has no contribution or is new */
5646         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5647                 return cpu_load(rq);
5648
5649         cfs_rq = &rq->cfs;
5650         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
5651
5652         /* Discount task's util from CPU's util */
5653         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
5654
5655         return load;
5656 }
5657
5658 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
5659 {
5660         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
5661 }
5662
5663 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5664 {
5665         struct cfs_rq *cfs_rq;
5666         unsigned int runnable;
5667
5668         /* Task has no contribution or is new */
5669         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5670                 return cpu_runnable(rq);
5671
5672         cfs_rq = &rq->cfs;
5673         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
5674
5675         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
5676         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
5677
5678         return runnable;
5679 }
5680
5681 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5682 {
5683         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5684 }
5685
5686 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5687 {
5688         /*
5689          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5690          * jiffy will not have built up many flips.
5691          */
5692         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5693                 current->wakee_flips >>= 1;
5694                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5695         }
5696
5697         if (current->last_wakee != p) {
5698                 current->last_wakee = p;
5699                 current->wakee_flips++;
5700         }
5701 }
5702
5703 /*
5704  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5705  *
5706  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5707  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5708  *
5709  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5710  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5711  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5712  *
5713  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5714  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5715  *
5716  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5717  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5718  * socket size.
5719  */
5720 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5721 {
5722         unsigned int master = current->wakee_flips;
5723         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5724         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5725
5726         if (master < slave)
5727                 swap(master, slave);
5728         if (slave < factor || master < slave * factor)
5729                 return 0;
5730         return 1;
5731 }
5732
5733 /*
5734  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5735  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5736  * CPU.
5737  *
5738  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5739  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5740  *
5741  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5742  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5743  *                        for the overloaded case.
5744  */
5745 static int
5746 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5747 {
5748         /*
5749          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5750          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5751          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5752          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5753          *
5754          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5755          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5756          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5757          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5758          * on one CPU.
5759          */
5760         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5761                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5762
5763         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5764                 return this_cpu;
5765
5766         return nr_cpumask_bits;
5767 }
5768
5769 static int
5770 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5771                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5772 {
5773         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5774         unsigned long task_load;
5775
5776         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
5777
5778         if (sync) {
5779                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5780
5781                 if (current_load > this_eff_load)
5782                         return this_cpu;
5783
5784                 this_eff_load -= current_load;
5785         }
5786
5787         task_load = task_h_load(p);
5788
5789         this_eff_load += task_load;
5790         if (sched_feat(WA_BIAS))
5791                 this_eff_load *= 100;
5792         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5793
5794         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
5795         prev_eff_load -= task_load;
5796         if (sched_feat(WA_BIAS))
5797                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5798         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5799
5800         /*
5801          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5802          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5803          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5804          * idle.
5805          */
5806         if (sync)
5807                 prev_eff_load += 1;
5808
5809         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5810 }
5811
5812 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5813                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5814 {
5815         int target = nr_cpumask_bits;
5816
5817         if (sched_feat(WA_IDLE))
5818                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5819
5820         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5821                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5822
5823         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5824         if (target == nr_cpumask_bits)
5825                 return prev_cpu;
5826
5827         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5828         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5829         return target;
5830 }
5831
5832 static struct sched_group *
5833 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5834                   int this_cpu, int sd_flag);
5835
5836 /*
5837  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
5838  */
5839 static int
5840 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5841 {
5842         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5843         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5844         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5845         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5846         int shallowest_idle_cpu = -1;
5847         int i;
5848
5849         /* Check if we have any choice: */
5850         if (group->group_weight == 1)
5851                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5852
5853         /* Traverse only the allowed CPUs */
5854         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
5855                 if (sched_idle_cpu(i))
5856                         return i;
5857
5858                 if (available_idle_cpu(i)) {
5859                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5860                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5861                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5862                                 /*
5863                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5864                                  * has the smallest exit latency irrespective
5865                                  * of any idle timestamp.
5866                                  */
5867                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5868                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5869                                 shallowest_idle_cpu = i;
5870                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5871                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5872                                 /*
5873                                  * If equal or no active idle state, then
5874                                  * the most recently idled CPU might have
5875                                  * a warmer cache.
5876                                  */
5877                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5878                                 shallowest_idle_cpu = i;
5879                         }
5880                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5881                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
5882                         if (load < min_load) {
5883                                 min_load = load;
5884                                 least_loaded_cpu = i;
5885                         }
5886                 }
5887         }
5888
5889         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5890 }
5891
5892 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5893                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
5894 {
5895         int new_cpu = cpu;
5896
5897         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
5898                 return prev_cpu;
5899
5900         /*
5901          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
5902          * prev_cpu's last_update_time.
5903          */
5904         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
5905                 sync_entity_load_avg(&p->se);
5906
5907         while (sd) {
5908                 struct sched_group *group;
5909                 struct sched_domain *tmp;
5910                 int weight;
5911
5912                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5913                         sd = sd->child;
5914                         continue;
5915                 }
5916
5917                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5918                 if (!group) {
5919                         sd = sd->child;
5920                         continue;
5921                 }
5922
5923                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
5924                 if (new_cpu == cpu) {
5925                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
5926                         sd = sd->child;
5927                         continue;
5928                 }
5929
5930                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
5931                 cpu = new_cpu;
5932                 weight = sd->span_weight;
5933                 sd = NULL;
5934                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5935                         if (weight <= tmp->span_weight)
5936                                 break;
5937                         if (tmp->flags & sd_flag)
5938                                 sd = tmp;
5939                 }
5940         }
5941
5942         return new_cpu;
5943 }
5944
5945 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5946 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
5947 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
5948
5949 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5950 {
5951         struct sched_domain_shared *sds;
5952
5953         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5954         if (sds)
5955                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5956 }
5957
5958 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5959 {
5960         struct sched_domain_shared *sds;
5961
5962         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5963         if (sds)
5964                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5965
5966         return def;
5967 }
5968
5969 /*
5970  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5971  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5972  *
5973  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5974  * state should be fairly cheap.
5975  */
5976 void __update_idle_core(struct rq *rq)
5977 {
5978         int core = cpu_of(rq);
5979         int cpu;
5980
5981         rcu_read_lock();
5982         if (test_idle_cores(core, true))
5983                 goto unlock;
5984
5985         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5986                 if (cpu == core)
5987                         continue;
5988
5989                 if (!available_idle_cpu(cpu))
5990                         goto unlock;
5991         }
5992
5993         set_idle_cores(core, 1);
5994 unlock:
5995         rcu_read_unlock();
5996 }
5997
5998 /*
5999  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6000  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6001  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6002  */
6003 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6004 {
6005         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6006         int core, cpu;
6007
6008         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6009                 return -1;
6010
6011         if (!test_idle_cores(target, false))
6012                 return -1;
6013
6014         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6015
6016         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
6017                 bool idle = true;
6018
6019                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6020                         if (!available_idle_cpu(cpu)) {
6021                                 idle = false;
6022                                 break;
6023                         }
6024                 }
6025                 cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
6026
6027                 if (idle)
6028                         return core;
6029         }
6030
6031         /*
6032          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
6033          */
6034         set_idle_cores(target, 0);
6035
6036         return -1;
6037 }
6038
6039 /*
6040  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6041  */
6042 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
6043 {
6044         int cpu;
6045
6046         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6047                 return -1;
6048
6049         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6050                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6051                         continue;
6052                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6053                         return cpu;
6054         }
6055
6056         return -1;
6057 }
6058
6059 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6060
6061 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6062 {
6063         return -1;
6064 }
6065
6066 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
6067 {
6068         return -1;
6069 }
6070
6071 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6072
6073 /*
6074  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6075  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6076  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6077  */
6078 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6079 {
6080         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6081         struct sched_domain *this_sd;
6082         u64 avg_cost, avg_idle;
6083         u64 time, cost;
6084         s64 delta;
6085         int this = smp_processor_id();
6086         int cpu, nr = INT_MAX;
6087
6088         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6089         if (!this_sd)
6090                 return -1;
6091
6092         /*
6093          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
6094          * particularly is sensitive here.
6095          */
6096         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
6097         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6098
6099         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
6100                 return -1;
6101
6102         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
6103                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6104                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6105                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6106                 else
6107                         nr = 4;
6108         }
6109
6110         time = cpu_clock(this);
6111
6112         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6113
6114         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6115                 if (!--nr)
6116                         return -1;
6117                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6118                         break;
6119         }
6120
6121         time = cpu_clock(this) - time;
6122         cost = this_sd->avg_scan_cost;
6123         delta = (s64)(time - cost) / 8;
6124         this_sd->avg_scan_cost += delta;
6125
6126         return cpu;
6127 }
6128
6129 /*
6130  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
6131  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
6132  * maximize capacity.
6133  */
6134 static int
6135 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6136 {
6137         unsigned long best_cap = 0;
6138         int cpu, best_cpu = -1;
6139         struct cpumask *cpus;
6140
6141         sync_entity_load_avg(&p->se);
6142
6143         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6144         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6145
6146         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6147                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
6148
6149                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
6150                         continue;
6151                 if (task_fits_capacity(p, cpu_cap))
6152                         return cpu;
6153
6154                 if (cpu_cap > best_cap) {
6155                         best_cap = cpu_cap;
6156                         best_cpu = cpu;
6157                 }
6158         }
6159
6160         return best_cpu;
6161 }
6162
6163 /*
6164  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6165  */
6166 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6167 {
6168         struct sched_domain *sd;
6169         int i, recent_used_cpu;
6170
6171         /*
6172          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
6173          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
6174          */
6175         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6176                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
6177                 /*
6178                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
6179                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
6180                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
6181                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
6182                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
6183                  * capacity path.
6184                  */
6185                 if (!sd)
6186                         goto symmetric;
6187
6188                 i = select_idle_capacity(p, sd, target);
6189                 return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
6190         }
6191
6192 symmetric:
6193         if (available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target))
6194                 return target;
6195
6196         /*
6197          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6198          */
6199         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
6200             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)))
6201                 return prev;
6202
6203         /*
6204          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
6205          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
6206          * The assumption is that the wakee queued work for the
6207          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
6208          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
6209          * pattern is IO completions.
6210          */
6211         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
6212             prev == smp_processor_id() &&
6213             this_rq()->nr_running <= 1) {
6214                 return prev;
6215         }
6216
6217         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6218         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6219         if (recent_used_cpu != prev &&
6220             recent_used_cpu != target &&
6221             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6222             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
6223             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr)) {
6224                 /*
6225                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6226                  * candidate for the next wake:
6227                  */
6228                 p->recent_used_cpu = prev;
6229                 return recent_used_cpu;
6230         }
6231
6232         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6233         if (!sd)
6234                 return target;
6235
6236         i = select_idle_core(p, sd, target);
6237         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6238                 return i;
6239
6240         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
6241         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6242                 return i;
6243
6244         i = select_idle_smt(p, target);
6245         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6246                 return i;
6247
6248         return target;
6249 }
6250
6251 /**
6252  * Amount of capacity of a CPU that is (estimated to be) used by CFS tasks
6253  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6254  *
6255  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6256  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6257  * (ie cpu_capacity).
6258  *
6259  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6260  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6261  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6262  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6263  * (arch_scale_freq_capacity()).
6264  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6265  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6266  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6267  *
6268  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6269  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6270  * currently RUNNABLE on that CPU.
6271  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6272  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6273  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6274  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6275  *
6276  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6277  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6278  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6279  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6280  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6281  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6282  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6283  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6284  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6285  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6286  *
6287  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6288  */
6289 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6290 {
6291         struct cfs_rq *cfs_rq;
6292         unsigned int util;
6293
6294         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6295         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6296
6297         if (sched_feat(UTIL_EST))
6298                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6299
6300         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6301 }
6302
6303 /*
6304  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6305  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6306  * @p: the task which utilization should be discounted
6307  *
6308  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6309  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6310  * execution on that CPU.
6311  *
6312  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6313  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6314  * contributing to the CPU utilization.
6315  */
6316 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6317 {
6318         struct cfs_rq *cfs_rq;
6319         unsigned int util;
6320
6321         /* Task has no contribution or is new */
6322         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6323                 return cpu_util(cpu);
6324
6325         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6326         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6327
6328         /* Discount task's util from CPU's util */
6329         lsub_positive(&util, task_util(p));
6330
6331         /*
6332          * Covered cases:
6333          *
6334          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6335          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6336          *    and thus we return:
6337          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6338          *
6339          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6340          *    IDLE, then:
6341          *      cpu_util >= task_util
6342          *      cpu_util > util_est (== 0)
6343          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6344          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6345          *
6346          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6347          *      util_est > cpu_util
6348          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6349          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6350          *    considering the expected utilization of tasks already
6351          *    runnable on that CPU.
6352          *
6353          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6354          * covered by the following code when estimated utilization is
6355          * enabled.
6356          */
6357         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6358                 unsigned int estimated =
6359                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6360
6361                 /*
6362                  * Despite the following checks we still have a small window
6363                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6364                  * races with LB's detach_task():
6365                  *
6366                  *   detach_task()
6367                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6368                  *     ---------------------------------- A
6369                  *     deactivate_task()                   \
6370                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6371                  *         util_est_dequeue()              /
6372                  *     ---------------------------------- B
6373                  *
6374                  * The additional check on "current == p" it's required to
6375                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6376                  * reducing the chances for the above race.
6377                  */
6378                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6379                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6380
6381                 util = max(util, estimated);
6382         }
6383
6384         /*
6385          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6386          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6387          * the cpu_util call.
6388          */
6389         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6390 }
6391
6392 /*
6393  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6394  * to @dst_cpu.
6395  */
6396 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6397 {
6398         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6399         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6400
6401         /*
6402          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6403          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6404          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6405          * util_avg should already be correct.
6406          */
6407         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6408                 sub_positive(&util, task_util(p));
6409         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6410                 util += task_util(p);
6411
6412         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6413                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6414
6415                 /*
6416                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6417                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6418                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6419                  * cpu_util() after the task has been enqueued.
6420                  */
6421                 if (dst_cpu == cpu)
6422                         util_est += _task_util_est(p);
6423
6424                 util = max(util, util_est);
6425         }
6426
6427         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6428 }
6429
6430 /*
6431  * compute_energy(): Estimates the energy that @pd would consume if @p was
6432  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6433  * landscape of @pd's CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6434  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6435  * task.
6436  */
6437 static long
6438 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6439 {
6440         struct cpumask *pd_mask = perf_domain_span(pd);
6441         unsigned long cpu_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpumask_first(pd_mask));
6442         unsigned long max_util = 0, sum_util = 0;
6443         int cpu;
6444
6445         /*
6446          * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by CPUs
6447          * of another rd if they belong to the same pd. So, account for the
6448          * utilization of these CPUs too by masking pd with cpu_online_mask
6449          * instead of the rd span.
6450          *
6451          * If an entire pd is outside of the current rd, it will not appear in
6452          * its pd list and will not be accounted by compute_energy().
6453          */
6454         for_each_cpu_and(cpu, pd_mask, cpu_online_mask) {
6455                 unsigned long cpu_util, util_cfs = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6456                 struct task_struct *tsk = cpu == dst_cpu ? p : NULL;
6457
6458                 /*
6459                  * Busy time computation: utilization clamping is not
6460                  * required since the ratio (sum_util / cpu_capacity)
6461                  * is already enough to scale the EM reported power
6462                  * consumption at the (eventually clamped) cpu_capacity.
6463                  */
6464                 sum_util += schedutil_cpu_util(cpu, util_cfs, cpu_cap,
6465                                                ENERGY_UTIL, NULL);
6466
6467                 /*
6468                  * Performance domain frequency: utilization clamping
6469                  * must be considered since it affects the selection
6470                  * of the performance domain frequency.
6471                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
6472                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
6473                  */
6474                 cpu_util = schedutil_cpu_util(cpu, util_cfs, cpu_cap,
6475                                               FREQUENCY_UTIL, tsk);
6476                 max_util = max(max_util, cpu_util);
6477         }
6478
6479         return em_pd_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util);
6480 }
6481
6482 /*
6483  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6484  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6485  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6486  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6487  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6488  *
6489  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6490  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6491  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6492  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6493  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6494  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6495  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6496  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6497  * the best candidates of the performance domain.
6498  *
6499  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6500  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6501  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6502  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6503  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6504  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6505  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6506  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6507  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6508  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6509  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6510  *
6511  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6512  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6513  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6514  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6515  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6516  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6517  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6518  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6519  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6520  */
6521 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6522 {
6523         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
6524         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6525         unsigned long cpu_cap, util, base_energy = 0;
6526         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu;
6527         struct sched_domain *sd;
6528         struct perf_domain *pd;
6529
6530         rcu_read_lock();
6531         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6532         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6533                 goto fail;
6534
6535         /*
6536          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6537          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6538          */
6539         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6540         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6541                 sd = sd->parent;
6542         if (!sd)
6543                 goto fail;
6544
6545         sync_entity_load_avg(&p->se);
6546         if (!task_util_est(p))
6547                 goto unlock;
6548
6549         for (; pd; pd = pd->next) {
6550                 unsigned long cur_delta, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6551                 unsigned long base_energy_pd;
6552                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6553
6554                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
6555                 base_energy_pd = compute_energy(p, -1, pd);
6556                 base_energy += base_energy_pd;
6557
6558                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6559                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6560                                 continue;
6561
6562                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6563                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6564                         spare_cap = cpu_cap - util;
6565
6566                         /*
6567                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
6568                          * IOW, placing the task there would make the CPU
6569                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
6570                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
6571                          * aligned with schedutil_cpu_util().
6572                          */
6573                         util = uclamp_rq_util_with(cpu_rq(cpu), util, p);
6574                         if (!fits_capacity(util, cpu_cap))
6575                                 continue;
6576
6577                         /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6578                         if (cpu == prev_cpu) {
6579                                 prev_delta = compute_energy(p, prev_cpu, pd);
6580                                 prev_delta -= base_energy_pd;
6581                                 best_delta = min(best_delta, prev_delta);
6582                         }
6583
6584                         /*
6585                          * Find the CPU with the maximum spare capacity in
6586                          * the performance domain
6587                          */
6588                         if (spare_cap > max_spare_cap) {
6589                                 max_spare_cap = spare_cap;
6590                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6591                         }
6592                 }
6593
6594                 /* Evaluate the energy impact of using this CPU. */
6595                 if (max_spare_cap_cpu >= 0 && max_spare_cap_cpu != prev_cpu) {
6596                         cur_delta = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, pd);
6597                         cur_delta -= base_energy_pd;
6598                         if (cur_delta < best_delta) {
6599                                 best_delta = cur_delta;
6600                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6601                         }
6602                 }
6603         }
6604 unlock:
6605         rcu_read_unlock();
6606
6607         /*
6608          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6609          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6610          */
6611         if (prev_delta == ULONG_MAX)
6612                 return best_energy_cpu;
6613
6614         if ((prev_delta - best_delta) > ((prev_delta + base_energy) >> 4))
6615                 return best_energy_cpu;
6616
6617         return prev_cpu;
6618
6619 fail:
6620         rcu_read_unlock();
6621
6622         return -1;
6623 }
6624
6625 /*
6626  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6627  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6628  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6629  *
6630  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6631  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6632  *
6633  * Returns the target CPU number.
6634  *
6635  * preempt must be disabled.
6636  */
6637 static int
6638 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6639 {
6640         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6641         int cpu = smp_processor_id();
6642         int new_cpu = prev_cpu;
6643         int want_affine = 0;
6644         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6645
6646         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6647                 record_wakee(p);
6648
6649                 if (sched_energy_enabled()) {
6650                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6651                         if (new_cpu >= 0)
6652                                 return new_cpu;
6653                         new_cpu = prev_cpu;
6654                 }
6655
6656                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
6657         }
6658
6659         rcu_read_lock();
6660         for_each_domain(cpu, tmp) {
6661                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6662                         break;
6663
6664                 /*
6665                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6666                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6667                  */
6668                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6669                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6670                         if (cpu != prev_cpu)
6671                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6672
6673                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6674                         break;
6675                 }
6676
6677                 if (tmp->flags & sd_flag)
6678                         sd = tmp;
6679                 else if (!want_affine)
6680                         break;
6681         }
6682
6683         if (unlikely(sd)) {
6684                 /* Slow path */
6685                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6686         } else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) { /* XXX always ? */
6687                 /* Fast path */
6688
6689                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6690
6691                 if (want_affine)
6692                         current->recent_used_cpu = cpu;
6693         }
6694         rcu_read_unlock();
6695
6696         return new_cpu;
6697 }
6698
6699 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6700
6701 /*
6702  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6703  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6704  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6705  */
6706 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6707 {
6708         /*
6709          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6710          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6711          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6712          * the task on the new runqueue.
6713          */
6714         if (p->state == TASK_WAKING) {
6715                 struct sched_entity *se = &p->se;
6716                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6717                 u64 min_vruntime;
6718
6719 #ifndef CONFIG_64BIT
6720                 u64 min_vruntime_copy;
6721
6722                 do {
6723                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6724                         smp_rmb();
6725                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6726                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6727 #else
6728                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6729 #endif
6730
6731                 se->vruntime -= min_vruntime;
6732         }
6733
6734         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6735                 /*
6736                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6737                  * rq->lock and can modify state directly.
6738                  */
6739                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6740                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6741
6742         } else {
6743                 /*
6744                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6745                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6746                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6747                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6748                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6749                  * sounds not bad.
6750                  */
6751                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6752         }
6753
6754         /* Tell new CPU we are migrated */
6755         p->se.avg.last_update_time = 0;
6756
6757         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6758         p->se.exec_start = 0;
6759
6760         update_scan_period(p, new_cpu);
6761 }
6762
6763 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6764 {
6765         remove_entity_load_avg(&p->se);
6766 }
6767
6768 static int
6769 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6770 {
6771         if (rq->nr_running)
6772                 return 1;
6773
6774         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
6775 }
6776 #endif /* CONFIG_SMP */
6777
6778 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6779 {
6780         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6781
6782         /*
6783          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6784          * to virtual-time in his units.
6785          *
6786          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6787          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6788          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6789          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6790          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6791          *
6792          * This is especially important for buddies when the leftmost
6793          * task is higher priority than the buddy.
6794          */
6795         return calc_delta_fair(gran, se);
6796 }
6797
6798 /*
6799  * Should 'se' preempt 'curr'.
6800  *
6801  *             |s1
6802  *        |s2
6803  *   |s3
6804  *         g
6805  *      |<--->|c
6806  *
6807  *  w(c, s1) = -1
6808  *  w(c, s2) =  0
6809  *  w(c, s3) =  1
6810  *
6811  */
6812 static int
6813 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6814 {
6815         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6816
6817         if (vdiff <= 0)
6818                 return -1;
6819
6820         gran = wakeup_gran(se);
6821         if (vdiff > gran)
6822                 return 1;
6823
6824         return 0;
6825 }
6826
6827 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6828 {
6829         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6830                 return;
6831
6832         for_each_sched_entity(se) {
6833                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6834                         return;
6835                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6836         }
6837 }
6838
6839 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6840 {
6841         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6842                 return;
6843
6844         for_each_sched_entity(se) {
6845                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6846                         return;
6847                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6848         }
6849 }
6850
6851 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6852 {
6853         for_each_sched_entity(se)
6854                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6855 }
6856
6857 /*
6858  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6859  */
6860 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6861 {
6862         struct task_struct *curr = rq->curr;
6863         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6864         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6865         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6866         int next_buddy_marked = 0;
6867
6868         if (unlikely(se == pse))
6869                 return;
6870
6871         /*
6872          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6873          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6874          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6875          * next-buddy nomination below.
6876          */
6877         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6878                 return;
6879
6880         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6881                 set_next_buddy(pse);
6882                 next_buddy_marked = 1;
6883         }
6884
6885         /*
6886          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6887          * wake up path.
6888          *
6889          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6890          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6891          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6892          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6893          * below.
6894          */
6895         if (test_tsk_need_resched(curr))
6896                 return;
6897
6898         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6899         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
6900             likely(!task_has_idle_policy(p)))
6901                 goto preempt;
6902
6903         /*
6904          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6905          * is driven by the tick):
6906          */
6907         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6908                 return;
6909
6910         find_matching_se(&se, &pse);
6911         update_curr(cfs_rq_of(se));
6912         BUG_ON(!pse);
6913         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6914                 /*
6915                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6916                  * triggering this preemption.
6917                  */
6918                 if (!next_buddy_marked)
6919                         set_next_buddy(pse);
6920                 goto preempt;
6921         }
6922
6923         return;
6924
6925 preempt:
6926         resched_curr(rq);
6927         /*
6928          * Only set the backward buddy when the current task is still
6929          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6930          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6931          * point, either of which can * drop the rq lock.
6932          *
6933          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6934          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6935          */
6936         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6937                 return;
6938
6939         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6940                 set_last_buddy(se);
6941 }
6942
6943 struct task_struct *
6944 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6945 {
6946         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6947         struct sched_entity *se;
6948         struct task_struct *p;
6949         int new_tasks;
6950
6951 again:
6952         if (!sched_fair_runnable(rq))
6953                 goto idle;
6954
6955 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6956         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
6957                 goto simple;
6958
6959         /*
6960          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6961          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6962          *
6963          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6964          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6965          */
6966
6967         do {
6968                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6969
6970                 /*
6971                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6972                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6973                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6974                  * forget we've ever seen it.
6975                  */
6976                 if (curr) {
6977                         if (curr->on_rq)
6978                                 update_curr(cfs_rq);
6979                         else
6980                                 curr = NULL;
6981
6982                         /*
6983                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6984                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6985                          * Therefore the nr_running test will indeed
6986                          * be correct.
6987                          */
6988                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6989                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6990
6991                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6992                                         goto idle;
6993
6994                                 goto simple;
6995                         }
6996                 }
6997
6998                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6999                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7000         } while (cfs_rq);
7001
7002         p = task_of(se);
7003
7004         /*
7005          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7006          * is a different task than we started out with, try and touch the
7007          * least amount of cfs_rqs.
7008          */
7009         if (prev != p) {
7010                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7011
7012                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7013                         int se_depth = se->depth;
7014                         int pse_depth = pse->depth;
7015
7016                         if (se_depth <= pse_depth) {
7017                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7018                                 pse = parent_entity(pse);
7019                         }
7020                         if (se_depth >= pse_depth) {
7021                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7022                                 se = parent_entity(se);
7023                         }
7024                 }
7025
7026                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7027                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7028         }
7029
7030         goto done;
7031 simple:
7032 #endif
7033         if (prev)
7034                 put_prev_task(rq, prev);
7035
7036         do {
7037                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7038                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7039                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7040         } while (cfs_rq);
7041
7042         p = task_of(se);
7043
7044 done: __maybe_unused;
7045 #ifdef CONFIG_SMP
7046         /*
7047          * Move the next running task to the front of
7048          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7049          * one.
7050          */
7051         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7052 #endif
7053
7054         if (hrtick_enabled(rq))
7055                 hrtick_start_fair(rq, p);
7056
7057         update_misfit_status(p, rq);
7058
7059         return p;
7060
7061 idle:
7062         if (!rf)
7063                 return NULL;
7064
7065         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
7066
7067         /*
7068          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7069          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7070          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7071          */
7072         if (new_tasks < 0)
7073                 return RETRY_TASK;
7074
7075         if (new_tasks > 0)
7076                 goto again;
7077
7078         /*
7079          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7080          * lost_idle_time of clock_pelt
7081          */
7082         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7083
7084         return NULL;
7085 }
7086
7087 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
7088 {
7089         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
7090 }
7091
7092 /*
7093  * Account for a descheduled task:
7094  */
7095 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7096 {
7097         struct sched_entity *se = &prev->se;
7098         struct cfs_rq *cfs_rq;
7099
7100         for_each_sched_entity(se) {
7101                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7102                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7103         }
7104 }
7105
7106 /*
7107  * sched_yield() is very simple
7108  *
7109  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7110  */
7111 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7112 {
7113         struct task_struct *curr = rq->curr;
7114         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7115         struct sched_entity *se = &curr->se;
7116
7117         /*
7118          * Are we the only task in the tree?
7119          */
7120         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7121                 return;
7122
7123         clear_buddies(cfs_rq, se);
7124
7125         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7126                 update_rq_clock(rq);
7127                 /*
7128                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7129                  */
7130                 update_curr(cfs_rq);
7131                 /*
7132                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7133                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7134                  * and double the fastpath cost.
7135                  */
7136                 rq_clock_skip_update(rq);
7137         }
7138
7139         set_skip_buddy(se);
7140 }
7141
7142 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
7143 {
7144         struct sched_entity *se = &p->se;
7145
7146         /* throttled hierarchies are not runnable */
7147         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7148                 return false;
7149
7150         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7151         set_next_buddy(se);
7152
7153         yield_task_fair(rq);
7154
7155         return true;
7156 }
7157
7158 #ifdef CONFIG_SMP
7159 /**************************************************
7160  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7161  *
7162  * BASICS
7163  *
7164  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7165  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7166  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7167  *
7168  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7169  *
7170  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7171  * W_i,0 is defined as:
7172  *
7173  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7174  *
7175  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7176  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7177  *
7178  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7179  * weight:
7180  *
7181  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7182  *
7183  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7184  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7185  * can also include other factors [XXX].
7186  *
7187  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7188  * directly from (1):
7189  *
7190  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7191  *
7192  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7193  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7194  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7195  *
7196  * [XXX expand on:
7197  *     - infeasible weights;
7198  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7199  *
7200  *
7201  * SCHED DOMAINS
7202  *
7203  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7204  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7205  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7206  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7207  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7208  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7209  * the groups.
7210  *
7211  * This yields:
7212  *
7213  *     log_2 n     1     n
7214  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7215  *     i = 0      2^i   2^i
7216  *                               `- size of each group
7217  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7218  *         |         `- freq
7219  *         `- sum over all levels
7220  *
7221  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7222  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7223  *
7224  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7225  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7226  *
7227  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7228  *
7229  *             log_2 n
7230  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7231  *             k = 0
7232  *
7233  * And you'll find that:
7234  *
7235  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7236  *
7237  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7238  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7239  * of:
7240  *
7241  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7242  *
7243  *
7244  * WORK CONSERVING
7245  *
7246  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7247  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7248  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7249  *
7250  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7251  * time.
7252  *
7253  * [XXX more?]
7254  *
7255  *
7256  * CGROUPS
7257  *
7258  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7259  *
7260  *                                s_k,i
7261  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7262  *                                 S_k
7263  *
7264  * Where
7265  *
7266  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7267  *
7268  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7269  *
7270  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7271  * property.
7272  *
7273  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7274  *      rewrite all of this once again.]
7275  */
7276
7277 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7278
7279 enum fbq_type { regular, remote, all };
7280
7281 /*
7282  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
7283  *
7284  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
7285  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
7286  * group. See update_sd_pick_busiest().
7287  */
7288 enum group_type {
7289         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
7290         group_has_spare = 0,
7291         /*
7292          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
7293          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
7294          */
7295         group_fully_busy,
7296         /*
7297          * SD_ASYM_CPUCAPACITY only: One task doesn't fit with CPU's capacity
7298          * and must be migrated to a more powerful CPU.
7299          */
7300         group_misfit_task,
7301         /*
7302          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
7303          * and the task should be migrated to it instead of running on the
7304          * current CPU.
7305          */
7306         group_asym_packing,
7307         /*
7308          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
7309          * from balancing the load across the system.
7310          */
7311         group_imbalanced,
7312         /*
7313          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
7314          * tasks.
7315          */
7316         group_overloaded
7317 };
7318
7319 enum migration_type {
7320         migrate_load = 0,
7321         migrate_util,
7322         migrate_task,
7323         migrate_misfit
7324 };
7325
7326 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7327 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7328 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7329 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7330 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
7331 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
7332
7333 struct lb_env {
7334         struct sched_domain     *sd;
7335
7336         struct rq               *src_rq;
7337         int                     src_cpu;
7338
7339         int                     dst_cpu;
7340         struct rq               *dst_rq;
7341
7342         struct cpumask          *dst_grpmask;
7343         int                     new_dst_cpu;
7344         enum cpu_idle_type      idle;
7345         long                    imbalance;
7346         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7347         struct cpumask          *cpus;
7348
7349         unsigned int            flags;
7350
7351         unsigned int            loop;
7352         unsigned int            loop_break;
7353         unsigned int            loop_max;
7354
7355         enum fbq_type           fbq_type;
7356         enum migration_type     migration_type;
7357         struct list_head        tasks;
7358 };
7359
7360 /*
7361  * Is this task likely cache-hot:
7362  */
7363 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7364 {
7365         s64 delta;
7366
7367         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7368
7369         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7370                 return 0;
7371
7372         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7373                 return 0;
7374
7375         /*
7376          * Buddy candidates are cache hot:
7377          */
7378         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7379                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7380                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7381                 return 1;
7382
7383         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7384                 return 1;
7385         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7386                 return 0;
7387
7388         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7389
7390         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7391 }
7392
7393 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7394 /*
7395  * Returns 1, if task migration degrades locality
7396  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7397  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7398  */
7399 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7400 {
7401         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7402         unsigned long src_weight, dst_weight;
7403         int src_nid, dst_nid, dist;
7404
7405         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7406                 return -1;
7407
7408         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7409                 return -1;
7410
7411         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7412         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7413
7414         if (src_nid == dst_nid)
7415                 return -1;
7416
7417         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7418         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7419                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7420                         return 1;
7421                 else
7422                         return -1;
7423         }
7424
7425         /* Encourage migration to the preferred node. */
7426         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7427                 return 0;
7428
7429         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7430         if (env->idle == CPU_IDLE)
7431                 return -1;
7432
7433         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7434         if (numa_group) {
7435                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7436                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7437         } else {
7438                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7439                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7440         }
7441
7442         return dst_weight < src_weight;
7443 }
7444
7445 #else
7446 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7447                                              struct lb_env *env)
7448 {
7449         return -1;
7450 }
7451 #endif
7452
7453 /*
7454  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7455  */
7456 static
7457 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7458 {
7459         int tsk_cache_hot;
7460
7461         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7462
7463         /*
7464          * We do not migrate tasks that are:
7465          * 1) throttled_lb_pair, or
7466          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
7467          * 3) running (obviously), or
7468          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7469          */
7470         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7471                 return 0;
7472
7473         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
7474                 int cpu;
7475
7476                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7477
7478                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7479
7480                 /*
7481                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7482                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7483                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7484                  *
7485                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7486                  * already computed one in current iteration.
7487                  */
7488                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7489                         return 0;
7490
7491                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7492                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7493                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7494                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7495                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7496                                 break;
7497                         }
7498                 }
7499
7500                 return 0;
7501         }
7502
7503         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7504         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7505
7506         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7507                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7508                 return 0;
7509         }
7510
7511         /*
7512          * Aggressive migration if:
7513          * 1) destination numa is preferred
7514          * 2) task is cache cold, or
7515          * 3) too many balance attempts have failed.
7516          */
7517         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7518         if (tsk_cache_hot == -1)
7519                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7520
7521         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7522             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7523                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7524                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7525                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7526                 }
7527                 return 1;
7528         }
7529
7530         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7531         return 0;
7532 }
7533
7534 /*
7535  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7536  */
7537 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7538 {
7539         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7540
7541         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7542         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7543 }
7544
7545 /*
7546  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7547  * part of active balancing operations within "domain".
7548  *
7549  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7550  */
7551 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7552 {
7553         struct task_struct *p;
7554
7555         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7556
7557         list_for_each_entry_reverse(p,
7558                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7559                 if (!can_migrate_task(p, env))
7560                         continue;
7561
7562                 detach_task(p, env);
7563
7564                 /*
7565                  * Right now, this is only the second place where
7566                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7567                  * so we can safely collect stats here rather than
7568                  * inside detach_tasks().
7569                  */
7570                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7571                 return p;
7572         }
7573         return NULL;
7574 }
7575
7576 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7577
7578 /*
7579  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
7580  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7581  *
7582  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7583  */
7584 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7585 {
7586         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7587         unsigned long util, load;
7588         struct task_struct *p;
7589         int detached = 0;
7590
7591         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7592
7593         if (env->imbalance <= 0)
7594                 return 0;
7595
7596         while (!list_empty(tasks)) {
7597                 /*
7598                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7599                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7600                  */
7601                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7602                         break;
7603
7604                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7605
7606                 env->loop++;
7607                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7608                 if (env->loop > env->loop_max)
7609                         break;
7610
7611                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7612                 if (env->loop > env->loop_break) {
7613                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7614                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7615                         break;
7616                 }
7617
7618                 if (!can_migrate_task(p, env))
7619                         goto next;
7620
7621                 switch (env->migration_type) {
7622                 case migrate_load:
7623                         load = task_h_load(p);
7624
7625                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
7626                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7627                                 goto next;
7628
7629                         /*
7630                          * Make sure that we don't migrate too much load.
7631                          * Nevertheless, let relax the constraint if
7632                          * scheduler fails to find a good waiting task to
7633                          * migrate.
7634                          */
7635                         if (load/2 > env->imbalance &&
7636                             env->sd->nr_balance_failed <= env->sd->cache_nice_tries)
7637                                 goto next;
7638
7639                         env->imbalance -= load;
7640                         break;
7641
7642                 case migrate_util:
7643                         util = task_util_est(p);
7644
7645                         if (util > env->imbalance)
7646                                 goto next;
7647
7648                         env->imbalance -= util;
7649                         break;
7650
7651                 case migrate_task:
7652                         env->imbalance--;
7653                         break;
7654
7655                 case migrate_misfit:
7656                         /* This is not a misfit task */
7657                         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(env->src_cpu)))
7658                                 goto next;
7659
7660                         env->imbalance = 0;
7661                         break;
7662                 }
7663
7664                 detach_task(p, env);
7665                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7666
7667                 detached++;
7668
7669 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
7670                 /*
7671                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7672                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7673                  * the critical section.
7674                  */
7675                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7676                         break;
7677 #endif
7678
7679                 /*
7680                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7681                  * load/util/tasks.
7682                  */
7683                 if (env->imbalance <= 0)
7684                         break;
7685
7686                 continue;
7687 next:
7688                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7689         }
7690
7691         /*
7692          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7693          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7694          * than inside detach_one_task().
7695          */
7696         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7697
7698         return detached;
7699 }
7700
7701 /*
7702  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7703  */
7704 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7705 {
7706         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7707
7708         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7709         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7710         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7711 }
7712
7713 /*
7714  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7715  * its new rq.
7716  */
7717 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7718 {
7719         struct rq_flags rf;
7720
7721         rq_lock(rq, &rf);
7722         update_rq_clock(rq);
7723         attach_task(rq, p);
7724         rq_unlock(rq, &rf);
7725 }
7726
7727 /*
7728  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7729  * new rq.
7730  */
7731 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7732 {
7733         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7734         struct task_struct *p;
7735         struct rq_flags rf;
7736
7737         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7738         update_rq_clock(env->dst_rq);
7739
7740         while (!list_empty(tasks)) {
7741                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7742                 list_del_init(&p->se.group_node);
7743
7744                 attach_task(env->dst_rq, p);
7745         }
7746
7747         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7748 }
7749
7750 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7751 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7752 {
7753         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7754                 return true;
7755
7756         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7757                 return true;
7758
7759         return false;
7760 }
7761
7762 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
7763 {
7764         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
7765                 return true;
7766
7767         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
7768                 return true;
7769
7770         if (thermal_load_avg(rq))
7771                 return true;
7772
7773 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
7774         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
7775                 return true;
7776 #endif
7777
7778         return false;
7779 }
7780
7781 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
7782 {
7783         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7784
7785         if (!has_blocked)
7786                 rq->has_blocked_load = 0;
7787 }
7788 #else
7789 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
7790 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
7791 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
7792 #endif
7793
7794 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
7795 {
7796         const struct sched_class *curr_class;
7797         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
7798         unsigned long thermal_pressure;
7799         bool decayed;
7800
7801         /*
7802          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
7803          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
7804          */
7805         curr_class = rq->curr->sched_class;
7806
7807         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
7808
7809         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
7810                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
7811                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
7812                   update_irq_load_avg(rq, 0);
7813
7814         if (others_have_blocked(rq))
7815                 *done = false;
7816
7817         return decayed;
7818 }
7819
7820 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7821
7822 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7823 {
7824         if (cfs_rq->load.weight)
7825                 return false;
7826
7827         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7828                 return false;
7829
7830         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7831                 return false;
7832
7833         if (cfs_rq->avg.runnable_sum)
7834                 return false;
7835
7836         return true;
7837 }
7838
7839 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
7840 {
7841         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7842         bool decayed = false;
7843         int cpu = cpu_of(rq);
7844
7845         /*
7846          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7847          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7848          */
7849         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7850                 struct sched_entity *se;
7851
7852                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
7853                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7854
7855                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
7856                                 decayed = true;
7857                 }
7858
7859                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7860                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7861                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7862                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7863
7864                 /*
7865                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7866                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7867                  */
7868                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7869                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7870
7871                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7872                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7873                         *done = false;
7874         }
7875
7876         return decayed;
7877 }
7878
7879 /*
7880  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7881  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7882  * group is a fraction of its parents load.
7883  */
7884 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7885 {
7886         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7887         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7888         unsigned long now = jiffies;
7889         unsigned long load;
7890
7891         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7892                 return;
7893
7894         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
7895         for_each_sched_entity(se) {
7896                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7897                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
7898                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7899                         break;
7900         }
7901
7902         if (!se) {
7903                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7904                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7905         }
7906
7907         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
7908                 load = cfs_rq->h_load;
7909                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7910                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7911                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7912                 cfs_rq->h_load = load;
7913                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7914         }
7915 }
7916
7917 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7918 {
7919         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7920
7921         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7922         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7923                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7924 }
7925 #else
7926 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
7927 {
7928         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7929         bool decayed;
7930
7931         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
7932         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7933                 *done = false;
7934
7935         return decayed;
7936 }
7937
7938 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7939 {
7940         return p->se.avg.load_avg;
7941 }
7942 #endif
7943
7944 static void update_blocked_averages(int cpu)
7945 {
7946         bool decayed = false, done = true;
7947         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7948         struct rq_flags rf;
7949
7950         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7951         update_rq_clock(rq);
7952
7953         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
7954         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
7955
7956         update_blocked_load_status(rq, !done);
7957         if (decayed)
7958                 cpufreq_update_util(rq, 0);
7959         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7960 }
7961
7962 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7963
7964 /*
7965  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7966  */
7967 struct sg_lb_stats {
7968         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7969         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7970         unsigned long group_capacity;
7971         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
7972         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
7973         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
7974         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
7975         unsigned int idle_cpus;
7976         unsigned int group_weight;
7977         enum group_type group_type;
7978         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
7979         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
7980 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7981         unsigned int nr_numa_running;
7982         unsigned int nr_preferred_running;
7983 #endif
7984 };
7985
7986 /*
7987  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7988  *               during load balancing.
7989  */
7990 struct sd_lb_stats {
7991         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7992         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7993         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7994         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7995         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7996         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
7997
7998         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7999         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
8000 };
8001
8002 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
8003 {
8004         /*
8005          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
8006          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
8007          * We must however set busiest_stat::group_type and
8008          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
8009          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
8010          */
8011         *sds = (struct sd_lb_stats){
8012                 .busiest = NULL,
8013                 .local = NULL,
8014                 .total_load = 0UL,
8015                 .total_capacity = 0UL,
8016                 .busiest_stat = {
8017                         .idle_cpus = UINT_MAX,
8018                         .group_type = group_has_spare,
8019                 },
8020         };
8021 }
8022
8023 static unsigned long scale_rt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8024 {
8025         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8026         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8027         unsigned long used, free;
8028         unsigned long irq;
8029
8030         irq = cpu_util_irq(rq);
8031
8032         if (unlikely(irq >= max))
8033                 return 1;
8034
8035         /*
8036          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
8037          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
8038          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
8039          * average uses the actual delta max capacity(load).
8040          */
8041         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
8042         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
8043         used += thermal_load_avg(rq);
8044
8045         if (unlikely(used >= max))
8046                 return 1;
8047
8048         free = max - used;
8049
8050         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
8051 }
8052
8053 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8054 {
8055         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(sd, cpu);
8056         struct sched_group *sdg = sd->groups;
8057
8058         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8059
8060         if (!capacity)
8061                 capacity = 1;
8062
8063         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
8064         sdg->sgc->capacity = capacity;
8065         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
8066         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
8067 }
8068
8069 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8070 {
8071         struct sched_domain *child = sd->child;
8072         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
8073         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
8074         unsigned long interval;
8075
8076         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8077         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8078         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8079
8080         if (!child) {
8081                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8082                 return;
8083         }
8084
8085         capacity = 0;
8086         min_capacity = ULONG_MAX;
8087         max_capacity = 0;
8088
8089         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8090                 /*
8091                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8092                  * span the current group.
8093                  */
8094
8095                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
8096                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
8097
8098                         capacity += cpu_cap;
8099                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
8100                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
8101                 }
8102         } else  {
8103                 /*
8104                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8105                  * span the current group.
8106                  */
8107
8108                 group = child->groups;
8109                 do {
8110                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8111
8112                         capacity += sgc->capacity;
8113                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8114                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8115                         group = group->next;
8116                 } while (group != child->groups);
8117         }
8118
8119         sdg->sgc->capacity = capacity;
8120         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8121         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8122 }
8123
8124 /*
8125  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8126  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8127  * Return true is the capacity is reduced
8128  */
8129 static inline int
8130 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8131 {
8132         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8133                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8134 }
8135
8136 /*
8137  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
8138  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
8139  * the task's current CPU is heavily pressured.
8140  */
8141 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8142 {
8143         return rq->misfit_task_load &&
8144                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
8145                  check_cpu_capacity(rq, sd));
8146 }
8147
8148 /*
8149  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8150  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
8151  *
8152  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8153  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8154  * Something like:
8155  *
8156  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8157  *              *     * * *
8158  *
8159  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8160  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8161  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8162  *
8163  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8164  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8165  * moving tasks due to affinity constraints.
8166  *
8167  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8168  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8169  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8170  * to create an effective group imbalance.
8171  *
8172  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8173  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8174  * subtle and fragile situation.
8175  */
8176
8177 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8178 {
8179         return group->sgc->imbalance;
8180 }
8181
8182 /*
8183  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8184  * be used by some tasks.
8185  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8186  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8187  * available capacity for CFS tasks.
8188  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8189  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8190  * capacity in meaningful for the load balancer.
8191  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8192  * any benefit for the load balance.
8193  */
8194 static inline bool
8195 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8196 {
8197         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8198                 return true;
8199
8200         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8201                         (sgs->group_runnable * 100))
8202                 return false;
8203
8204         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8205                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8206                 return true;
8207
8208         return false;
8209 }
8210
8211 /*
8212  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8213  *  handle.
8214  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8215  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8216  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8217  *  false.
8218  */
8219 static inline bool
8220 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8221 {
8222         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8223                 return false;
8224
8225         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8226                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8227                 return true;
8228
8229         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8230                         (sgs->group_runnable * 100))
8231                 return true;
8232
8233         return false;
8234 }
8235
8236 /*
8237  * group_smaller_min_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8238  * per-CPU capacity than sched_group ref.
8239  */
8240 static inline bool
8241 group_smaller_min_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8242 {
8243         return fits_capacity(sg->sgc->min_capacity, ref->sgc->min_capacity);
8244 }
8245
8246 /*
8247  * group_smaller_max_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8248  * per-CPU capacity_orig than sched_group ref.
8249  */
8250 static inline bool
8251 group_smaller_max_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8252 {
8253         return fits_capacity(sg->sgc->max_capacity, ref->sgc->max_capacity);
8254 }
8255
8256 static inline enum
8257 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
8258                           struct sched_group *group,
8259                           struct sg_lb_stats *sgs)
8260 {
8261         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
8262                 return group_overloaded;
8263
8264         if (sg_imbalanced(group))
8265                 return group_imbalanced;
8266
8267         if (sgs->group_asym_packing)
8268                 return group_asym_packing;
8269
8270         if (sgs->group_misfit_task_load)
8271                 return group_misfit_task;
8272
8273         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
8274                 return group_fully_busy;
8275
8276         return group_has_spare;
8277 }
8278
8279 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
8280 {
8281 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8282         unsigned int cpu = rq->cpu;
8283
8284         if (!rq->has_blocked_load)
8285                 return false;
8286
8287         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
8288                 return false;
8289
8290         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
8291                 return true;
8292
8293         update_blocked_averages(cpu);
8294
8295         return rq->has_blocked_load;
8296 #else
8297         return false;
8298 #endif
8299 }
8300
8301 /**
8302  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8303  * @env: The load balancing environment.
8304  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8305  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8306  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
8307  */
8308 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8309                                       struct sched_group *group,
8310                                       struct sg_lb_stats *sgs,
8311                                       int *sg_status)
8312 {
8313         int i, nr_running, local_group;
8314
8315         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8316
8317         local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(group));
8318
8319         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8320                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8321
8322                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
8323                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
8324
8325                 sgs->group_load += cpu_load(rq);
8326                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8327                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
8328                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8329
8330                 nr_running = rq->nr_running;
8331                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8332
8333                 if (nr_running > 1)
8334                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8335
8336                 if (cpu_overutilized(i))
8337                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
8338
8339 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8340                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8341                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8342 #endif
8343                 /*
8344                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8345                  */
8346                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
8347                         sgs->idle_cpus++;
8348                         /* Idle cpu can't have misfit task */
8349                         continue;
8350                 }
8351
8352                 if (local_group)
8353                         continue;
8354
8355                 /* Check for a misfit task on the cpu */
8356                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8357                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8358                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8359                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8360                 }
8361         }
8362
8363         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
8364         if (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
8365             env->idle != CPU_NOT_IDLE &&
8366             sgs->sum_h_nr_running &&
8367             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu)) {
8368                 sgs->group_asym_packing = 1;
8369         }
8370
8371         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8372
8373         sgs->group_weight = group->group_weight;
8374
8375         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
8376
8377         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
8378         if (sgs->group_type == group_overloaded)
8379                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8380                                 sgs->group_capacity;
8381 }
8382
8383 /**
8384  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8385  * @env: The load balancing environment.
8386  * @sds: sched_domain statistics
8387  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8388  * @sgs: sched_group statistics
8389  *
8390  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8391  * busiest group.
8392  *
8393  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8394  * busiest group. %false otherwise.
8395  */
8396 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8397                                    struct sd_lb_stats *sds,
8398                                    struct sched_group *sg,
8399                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8400 {
8401         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8402
8403         /* Make sure that there is at least one task to pull */
8404         if (!sgs->sum_h_nr_running)
8405                 return false;
8406
8407         /*
8408          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8409          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8410          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8411          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8412          */
8413         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8414             (!group_smaller_max_cpu_capacity(sg, sds->local) ||
8415              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
8416                 return false;
8417
8418         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8419                 return true;
8420
8421         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8422                 return false;
8423
8424         /*
8425          * The candidate and the current busiest group are the same type of
8426          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
8427          */
8428
8429         switch (sgs->group_type) {
8430         case group_overloaded:
8431                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
8432                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8433                         return false;
8434                 break;
8435
8436         case group_imbalanced:
8437                 /*
8438                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
8439                  * choose one more than another.
8440                  */
8441                 return false;
8442
8443         case group_asym_packing:
8444                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8445                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
8446                         return false;
8447                 break;
8448
8449         case group_misfit_task:
8450                 /*
8451                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
8452                  * misfit.
8453                  */
8454                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8455                         return false;
8456                 break;
8457
8458         case group_fully_busy:
8459                 /*
8460                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
8461                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
8462                  * group because tasks have all compute capacity that they need
8463                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
8464                  * contention when accessing shared HW resources.
8465                  *
8466                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
8467                  * select the 1st one.
8468                  */
8469                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8470                         return false;
8471                 break;
8472
8473         case group_has_spare:
8474                 /*
8475                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
8476                  * and highest number of running tasks. We could also compare
8477                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
8478                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
8479                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
8480                  */
8481                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
8482                         return false;
8483                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
8484                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
8485                         return false;
8486
8487                 break;
8488         }
8489
8490         /*
8491          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
8492          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
8493          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
8494          * considered.
8495          */
8496         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
8497             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
8498             (group_smaller_min_cpu_capacity(sds->local, sg)))
8499                 return false;
8500
8501         return true;
8502 }
8503
8504 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8505 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8506 {
8507         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8508                 return regular;
8509         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8510                 return remote;
8511         return all;
8512 }
8513
8514 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8515 {
8516         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8517                 return regular;
8518         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8519                 return remote;
8520         return all;
8521 }
8522 #else
8523 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8524 {
8525         return all;
8526 }
8527
8528 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8529 {
8530         return regular;
8531 }
8532 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8533
8534
8535 struct sg_lb_stats;
8536
8537 /*
8538  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
8539  */
8540
8541 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
8542 {
8543         /* Task has no contribution or is new */
8544         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
8545                 return 0;
8546
8547         if (task_on_rq_queued(p))
8548                 return 1;
8549
8550         return 0;
8551 }
8552
8553 /**
8554  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
8555  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
8556  * @p: task which should be ignored.
8557  *
8558  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
8559  */
8560 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
8561 {
8562         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8563
8564         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
8565                 return 0;
8566
8567         /*
8568          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
8569          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
8570          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
8571          */
8572
8573 #ifdef CONFIG_SMP
8574         if (!llist_empty(&rq->wake_list))
8575                 return 0;
8576 #endif
8577
8578         return 1;
8579 }
8580
8581 /*
8582  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
8583  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
8584  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8585  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8586  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
8587  */
8588 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
8589                                           struct sched_group *group,
8590                                           struct sg_lb_stats *sgs,
8591                                           struct task_struct *p)
8592 {
8593         int i, nr_running;
8594
8595         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8596
8597         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
8598                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8599                 unsigned int local;
8600
8601                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
8602                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
8603                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
8604                 local = task_running_on_cpu(i, p);
8605                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
8606
8607                 nr_running = rq->nr_running - local;
8608                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8609
8610                 /*
8611                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
8612                  */
8613                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
8614                         sgs->idle_cpus++;
8615
8616         }
8617
8618         /* Check if task fits in the group */
8619         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8620             !task_fits_capacity(p, group->sgc->max_capacity)) {
8621                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
8622         }
8623
8624         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8625
8626         sgs->group_weight = group->group_weight;
8627
8628         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
8629
8630         /*
8631          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
8632          * overloaded
8633          */
8634         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
8635                 sgs->group_type == group_overloaded)
8636                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8637                                 sgs->group_capacity;
8638 }
8639
8640 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
8641                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
8642                                struct sched_group *group,
8643                                struct sg_lb_stats *sgs)
8644 {
8645         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
8646                 return true;
8647
8648         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
8649                 return false;
8650
8651         /*
8652          * The candidate and the current idlest group are the same type of
8653          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
8654          */
8655
8656         switch (sgs->group_type) {
8657         case group_overloaded:
8658         case group_fully_busy:
8659                 /* Select the group with lowest avg_load. */
8660                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
8661                         return false;
8662                 break;
8663
8664         case group_imbalanced:
8665         case group_asym_packing:
8666                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
8667                 return false;
8668
8669         case group_misfit_task:
8670                 /* Select group with the highest max capacity */
8671                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
8672                         return false;
8673                 break;
8674
8675         case group_has_spare:
8676                 /* Select group with most idle CPUs */
8677                 if (idlest_sgs->idle_cpus >= sgs->idle_cpus)
8678                         return false;
8679                 break;
8680         }
8681
8682         return true;
8683 }
8684
8685 /*
8686  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
8687  * domain.
8688  *
8689  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
8690  */
8691 static struct sched_group *
8692 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
8693                   int this_cpu, int sd_flag)
8694 {
8695         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
8696         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
8697         struct sg_lb_stats *sgs;
8698         unsigned long imbalance;
8699         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
8700                         .avg_load = UINT_MAX,
8701                         .group_type = group_overloaded,
8702         };
8703
8704         imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
8705                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
8706
8707         do {
8708                 int local_group;
8709
8710                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
8711                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
8712                                         p->cpus_ptr))
8713                         continue;
8714
8715                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
8716                                                sched_group_span(group));
8717
8718                 if (local_group) {
8719                         sgs = &local_sgs;
8720                         local = group;
8721                 } else {
8722                         sgs = &tmp_sgs;
8723                 }
8724
8725                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
8726
8727                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
8728                         idlest = group;
8729                         idlest_sgs = *sgs;
8730                 }
8731
8732         } while (group = group->next, group != sd->groups);
8733
8734
8735         /* There is no idlest group to push tasks to */
8736         if (!idlest)
8737                 return NULL;
8738
8739         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
8740         if (!local)
8741                 return idlest;
8742
8743         /*
8744          * If the local group is idler than the selected idlest group
8745          * don't try and push the task.
8746          */
8747         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
8748                 return NULL;
8749
8750         /*
8751          * If the local group is busier than the selected idlest group
8752          * try and push the task.
8753          */
8754         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
8755                 return idlest;
8756
8757         switch (local_sgs.group_type) {
8758         case group_overloaded:
8759         case group_fully_busy:
8760                 /*
8761                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
8762                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
8763                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
8764                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
8765                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
8766                  * and consider staying local.
8767                  */
8768
8769                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
8770                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
8771                         return NULL;
8772
8773                 /*
8774                  * If the local group is less loaded than the selected
8775                  * idlest group don't try and push any tasks.
8776                  */
8777                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
8778                         return NULL;
8779
8780                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
8781                         return NULL;
8782                 break;
8783
8784         case group_imbalanced:
8785         case group_asym_packing:
8786                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
8787                 return NULL;
8788
8789         case group_misfit_task:
8790                 /* Select group with the highest max capacity */
8791                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
8792                         return NULL;
8793                 break;
8794
8795         case group_has_spare:
8796                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
8797 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8798                         int idlest_cpu;
8799                         /*
8800                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
8801                          * the preferred node
8802                          */
8803                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
8804                                 return NULL;
8805
8806                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
8807                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
8808                                 return idlest;
8809 #endif
8810                         /*
8811                          * Otherwise, keep the task on this node to stay close
8812                          * its wakeup source and improve locality. If there is
8813                          * a real need of migration, periodic load balance will
8814                          * take care of it.
8815                          */
8816                         if (local_sgs.idle_cpus)
8817                                 return NULL;
8818                 }
8819
8820                 /*
8821                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
8822                  * compare the utilization which is more stable but it can end
8823                  * up that the group has less spare capacity but finally more
8824                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
8825                  */
8826                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
8827                         return NULL;
8828                 break;
8829         }
8830
8831         return idlest;
8832 }
8833
8834 /**
8835  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8836  * @env: The load balancing environment.
8837  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8838  */
8839
8840 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8841 {
8842         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8843         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8844         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
8845         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8846         int sg_status = 0;
8847
8848 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8849         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
8850                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
8851 #endif
8852
8853         do {
8854                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8855                 int local_group;
8856
8857                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8858                 if (local_group) {
8859                         sds->local = sg;
8860                         sgs = local;
8861
8862                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8863                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8864                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8865                 }
8866
8867                 update_sg_lb_stats(env, sg, sgs, &sg_status);
8868
8869                 if (local_group)
8870                         goto next_group;
8871
8872
8873                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8874                         sds->busiest = sg;
8875                         sds->busiest_stat = *sgs;
8876                 }
8877
8878 next_group:
8879                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8880                 sds->total_load += sgs->group_load;
8881                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8882
8883                 sg = sg->next;
8884         } while (sg != env->sd->groups);
8885
8886         /* Tag domain that child domain prefers tasks go to siblings first */
8887         sds->prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
8888
8889 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8890         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
8891             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
8892
8893                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
8894                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
8895         }
8896 #endif
8897
8898         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8899                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8900
8901         if (!env->sd->parent) {
8902                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8903
8904                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8905                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
8906
8907                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
8908                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
8909                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
8910         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
8911                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8912
8913                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
8914                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
8915         }
8916 }
8917
8918 static inline long adjust_numa_imbalance(int imbalance, int src_nr_running)
8919 {
8920         unsigned int imbalance_min;
8921
8922         /*
8923          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
8924          * tasks that remain local when the source domain is almost idle.
8925          */
8926         imbalance_min = 2;
8927         if (src_nr_running <= imbalance_min)
8928                 return 0;
8929
8930         return imbalance;
8931 }
8932
8933 /**
8934  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8935  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8936  * @env: load balance environment
8937  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8938  */
8939 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8940 {
8941         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8942
8943         local = &sds->local_stat;
8944         busiest = &sds->busiest_stat;
8945
8946         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
8947                 /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
8948                 env->migration_type = migrate_misfit;
8949                 env->imbalance = 1;
8950                 return;
8951         }
8952
8953         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
8954                 /*
8955                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
8956                  * the preferred CPU.
8957                  */
8958                 env->migration_type = migrate_task;
8959                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
8960                 return;
8961         }
8962
8963         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8964                 /*
8965                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8966                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
8967                  * the imbalance. The next load balance will take care of
8968                  * balancing back the system.
8969                  */
8970                 env->migration_type = migrate_task;
8971                 env->imbalance = 1;
8972                 return;
8973         }
8974
8975         /*
8976          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
8977          * emptying busiest.
8978          */
8979         if (local->group_type == group_has_spare) {
8980                 if (busiest->group_type > group_fully_busy) {
8981                         /*
8982                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
8983                          * capacity. This might end up creating spare capacity
8984                          * in busiest or busiest still being overloaded but
8985                          * there is no simple way to directly compute the
8986                          * amount of load to migrate in order to balance the
8987                          * system.
8988                          */
8989                         env->migration_type = migrate_util;
8990                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
8991                                          local->group_util;
8992
8993                         /*
8994                          * In some cases, the group's utilization is max or even
8995                          * higher than capacity because of migrations but the
8996                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
8997                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
8998                          * try to pull it.
8999                          */
9000                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
9001                                 env->migration_type = migrate_task;
9002                                 env->imbalance = 1;
9003                         }
9004
9005                         return;
9006                 }
9007
9008                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
9009                         unsigned int nr_diff = busiest->sum_nr_running;
9010                         /*
9011                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
9012                          * groups.
9013                          */
9014                         env->migration_type = migrate_task;
9015                         lsub_positive(&nr_diff, local->sum_nr_running);
9016                         env->imbalance = nr_diff >> 1;
9017                 } else {
9018
9019                         /*
9020                          * If there is no overload, we just want to even the number of
9021                          * idle cpus.
9022                          */
9023                         env->migration_type = migrate_task;
9024                         env->imbalance = max_t(long, 0, (local->idle_cpus -
9025                                                  busiest->idle_cpus) >> 1);
9026                 }
9027
9028                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
9029                 if (env->sd->flags & SD_NUMA)
9030                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
9031                                                 busiest->sum_nr_running);
9032
9033                 return;
9034         }
9035
9036         /*
9037          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
9038          * busiest group
9039          */
9040         if (local->group_type < group_overloaded) {
9041                 /*
9042                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
9043                  * finally needed.
9044                  */
9045
9046                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9047                                   local->group_capacity;
9048
9049                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9050                                 sds->total_capacity;
9051         }
9052
9053         /*
9054          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
9055          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
9056          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
9057          * below the average load. At the same time, we also don't want to
9058          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
9059          * the minimum possible imbalance.
9060          */
9061         env->migration_type = migrate_load;
9062         env->imbalance = min(
9063                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
9064                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
9065         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
9066 }
9067
9068 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
9069
9070 /*
9071  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
9072  *
9073  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
9074  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
9075  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
9076  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  force      force
9077  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
9078  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
9079  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
9080  *
9081  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
9082  *            statistics.
9083  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
9084  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
9085  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
9086  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
9087  *            different in groups.
9088  */
9089
9090 /**
9091  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
9092  * if there is an imbalance.
9093  *
9094  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
9095  * to restore balance.
9096  *
9097  * @env: The load balancing environment.
9098  *
9099  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
9100  */
9101 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
9102 {
9103         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9104         struct sd_lb_stats sds;
9105
9106         init_sd_lb_stats(&sds);
9107
9108         /*
9109          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
9110          * this level.
9111          */
9112         update_sd_lb_stats(env, &sds);
9113
9114         if (sched_energy_enabled()) {
9115                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9116
9117                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
9118                         goto out_balanced;
9119         }
9120
9121         local = &sds.local_stat;
9122         busiest = &sds.busiest_stat;
9123
9124         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
9125         if (!sds.busiest)
9126                 goto out_balanced;
9127
9128         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
9129         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
9130                 goto force_balance;
9131
9132         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
9133         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
9134                 goto force_balance;
9135
9136         /*
9137          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
9138          * work because they assume all things are equal, which typically
9139          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
9140          */
9141         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
9142                 goto force_balance;
9143
9144         /*
9145          * If the local group is busier than the selected busiest group
9146          * don't try and pull any tasks.
9147          */
9148         if (local->group_type > busiest->group_type)
9149                 goto out_balanced;
9150
9151         /*
9152          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
9153          * between tasks.
9154          */
9155         if (local->group_type == group_overloaded) {
9156                 /*
9157                  * If the local group is more loaded than the selected
9158                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9159                  */
9160                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
9161                         goto out_balanced;
9162
9163                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
9164                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9165                                 sds.total_capacity;
9166
9167                 /*
9168                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
9169                  * domain average load.
9170                  */
9171                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
9172                         goto out_balanced;
9173
9174                 /*
9175                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
9176                  * conservative.
9177                  */
9178                 if (100 * busiest->avg_load <=
9179                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
9180                         goto out_balanced;
9181         }
9182
9183         /* Try to move all excess tasks to child's sibling domain */
9184         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
9185             busiest->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)
9186                 goto force_balance;
9187
9188         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
9189                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
9190                         /*
9191                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
9192                          * result the local one too) but this CPU is already
9193                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
9194                          */
9195                         goto out_balanced;
9196
9197                 if (busiest->group_weight > 1 &&
9198                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1))
9199                         /*
9200                          * If the busiest group is not overloaded
9201                          * and there is no imbalance between this and busiest
9202                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
9203                          * becomes significant if the diff is greater than 1
9204                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
9205                          * on another group. Of course this applies only if
9206                          * there is more than 1 CPU per group.
9207                          */
9208                         goto out_balanced;
9209
9210                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1)
9211                         /*
9212                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
9213                          */
9214                         goto out_balanced;
9215         }
9216
9217 force_balance:
9218         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
9219         calculate_imbalance(env, &sds);
9220         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
9221
9222 out_balanced:
9223         env->imbalance = 0;
9224         return NULL;
9225 }
9226
9227 /*
9228  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
9229  */
9230 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
9231                                      struct sched_group *group)
9232 {
9233         struct rq *busiest = NULL, *rq;
9234         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
9235         unsigned int busiest_nr = 0;
9236         int i;
9237
9238         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9239                 unsigned long capacity, load, util;
9240                 unsigned int nr_running;
9241                 enum fbq_type rt;
9242
9243                 rq = cpu_rq(i);
9244                 rt = fbq_classify_rq(rq);
9245
9246                 /*
9247                  * We classify groups/runqueues into three groups:
9248                  *  - regular: there are !numa tasks
9249                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
9250                  *  - all:     there is no distinction
9251                  *
9252                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
9253                  * ignore those when there's better options.
9254                  *
9255                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
9256                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
9257                  * queue by moving tasks around inside the node.
9258                  *
9259                  * If we cannot move enough load due to this classification
9260                  * the next pass will adjust the group classification and
9261                  * allow migration of more tasks.
9262                  *
9263                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
9264                  */
9265                 if (rt > env->fbq_type)
9266                         continue;
9267
9268                 capacity = capacity_of(i);
9269                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
9270
9271                 /*
9272                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
9273                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
9274                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
9275                  * average load.
9276                  */
9277                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9278                     capacity_of(env->dst_cpu) < capacity &&
9279                     nr_running == 1)
9280                         continue;
9281
9282                 switch (env->migration_type) {
9283                 case migrate_load:
9284                         /*
9285                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
9286                          * which is not scaled with the CPU capacity.
9287                          */
9288                         load = cpu_load(rq);
9289
9290                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
9291                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
9292                                 break;
9293
9294                         /*
9295                          * For the load comparisons with the other CPUs,
9296                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
9297                          * capacity, so that the load can be moved away
9298                          * from the CPU that is potentially running at a
9299                          * lower capacity.
9300                          *
9301                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
9302                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
9303                          * division works out to:
9304                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
9305                          * where j is our previous maximum.
9306                          */
9307                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
9308                                 busiest_load = load;
9309                                 busiest_capacity = capacity;
9310                                 busiest = rq;
9311                         }
9312                         break;
9313
9314                 case migrate_util:
9315                         util = cpu_util(cpu_of(rq));
9316
9317                         /*
9318                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
9319                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
9320                          * detach the task.
9321                          */
9322                         if (nr_running <= 1)
9323                                 continue;
9324
9325                         if (busiest_util < util) {
9326                                 busiest_util = util;
9327                                 busiest = rq;
9328                         }
9329                         break;
9330
9331                 case migrate_task:
9332                         if (busiest_nr < nr_running) {
9333                                 busiest_nr = nr_running;
9334                                 busiest = rq;
9335                         }
9336                         break;
9337
9338                 case migrate_misfit:
9339                         /*
9340                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
9341                          * simply seek the "biggest" misfit task.
9342                          */
9343                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
9344                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
9345                                 busiest = rq;
9346                         }
9347
9348                         break;
9349
9350                 }
9351         }
9352
9353         return busiest;
9354 }
9355
9356 /*
9357  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
9358  * so long as it is large enough.
9359  */
9360 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
9361
9362 static inline bool
9363 asym_active_balance(struct lb_env *env)
9364 {
9365         /*
9366          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
9367          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
9368          * highest priority CPUs.
9369          */
9370         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
9371                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
9372 }
9373
9374 static inline bool
9375 voluntary_active_balance(struct lb_env *env)
9376 {
9377         struct sched_domain *sd = env->sd;
9378
9379         if (asym_active_balance(env))
9380                 return 1;
9381
9382         /*
9383          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
9384          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
9385          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
9386          * available on dst_cpu.
9387          */
9388         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
9389             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
9390                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
9391                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
9392                         return 1;
9393         }
9394
9395         if (env->migration_type == migrate_misfit)
9396                 return 1;
9397
9398         return 0;
9399 }
9400
9401 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
9402 {
9403         struct sched_domain *sd = env->sd;
9404
9405         if (voluntary_active_balance(env))
9406                 return 1;
9407
9408         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
9409 }
9410
9411 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
9412
9413 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
9414 {
9415         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9416         int cpu, balance_cpu = -1;
9417
9418         /*
9419          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
9420          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
9421          */
9422         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
9423                 return 0;
9424
9425         /*
9426          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
9427          * to do the newly idle load balance.
9428          */
9429         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9430                 return 1;
9431
9432         /* Try to find first idle CPU */
9433         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
9434                 if (!idle_cpu(cpu))
9435                         continue;
9436
9437                 balance_cpu = cpu;
9438                 break;
9439         }
9440
9441         if (balance_cpu == -1)
9442                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
9443
9444         /*
9445          * First idle CPU or the first CPU(busiest) in this sched group
9446          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
9447          */
9448         return balance_cpu == env->dst_cpu;
9449 }
9450
9451 /*
9452  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
9453  * tasks if there is an imbalance.
9454  */
9455 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
9456                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
9457                         int *continue_balancing)
9458 {
9459         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
9460         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
9461         struct sched_group *group;
9462         struct rq *busiest;
9463         struct rq_flags rf;
9464         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
9465
9466         struct lb_env env = {
9467                 .sd             = sd,
9468                 .dst_cpu        = this_cpu,
9469                 .dst_rq         = this_rq,
9470                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
9471                 .idle           = idle,
9472                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
9473                 .cpus           = cpus,
9474                 .fbq_type       = all,
9475                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
9476         };
9477
9478         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
9479
9480         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
9481
9482 redo:
9483         if (!should_we_balance(&env)) {
9484                 *continue_balancing = 0;
9485                 goto out_balanced;
9486         }
9487
9488         group = find_busiest_group(&env);
9489         if (!group) {
9490                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
9491                 goto out_balanced;
9492         }
9493
9494         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
9495         if (!busiest) {
9496                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
9497                 goto out_balanced;
9498         }
9499
9500         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
9501
9502         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
9503
9504         env.src_cpu = busiest->cpu;
9505         env.src_rq = busiest;
9506
9507         ld_moved = 0;
9508         if (busiest->nr_running > 1) {
9509                 /*
9510                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
9511                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
9512                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
9513                  * correctly treated as an imbalance.
9514                  */
9515                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9516                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
9517
9518 more_balance:
9519                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
9520                 update_rq_clock(busiest);
9521
9522                 /*
9523                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
9524                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
9525                  */
9526                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
9527
9528                 /*
9529                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
9530                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
9531                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
9532                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
9533                  * See task_rq_lock() family for the details.
9534                  */
9535
9536                 rq_unlock(busiest, &rf);
9537
9538                 if (cur_ld_moved) {
9539                         attach_tasks(&env);
9540                         ld_moved += cur_ld_moved;
9541                 }
9542
9543                 local_irq_restore(rf.flags);
9544
9545                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
9546                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
9547                         goto more_balance;
9548                 }
9549
9550                 /*
9551                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
9552                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
9553                  * where they can run. The upper limit on how many times we
9554                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
9555                  * sched_group.
9556                  *
9557                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
9558                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
9559                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
9560                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
9561                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
9562                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
9563                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
9564                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
9565                  * This however should not happen so much in practice and
9566                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
9567                  * excess load moved.
9568                  */
9569                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
9570
9571                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
9572                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
9573
9574                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
9575                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
9576                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
9577                         env.loop         = 0;
9578                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
9579
9580                         /*
9581                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
9582                          * need to continue with same src_cpu.
9583                          */
9584                         goto more_balance;
9585                 }
9586
9587                 /*
9588                  * We failed to reach balance because of affinity.
9589                  */
9590                 if (sd_parent) {
9591                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9592
9593                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
9594                                 *group_imbalance = 1;
9595                 }
9596
9597                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
9598                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9599                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
9600                         /*
9601                          * Attempting to continue load balancing at the current
9602                          * sched_domain level only makes sense if there are
9603                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
9604                          * pull load from which are not contained within the
9605                          * destination group that is receiving any migrated
9606                          * load.
9607                          */
9608                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
9609                                 env.loop = 0;
9610                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
9611                                 goto redo;
9612                         }
9613                         goto out_all_pinned;
9614                 }
9615         }
9616
9617         if (!ld_moved) {
9618                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
9619                 /*
9620                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
9621                  * We do not want newidle balance, which can be very
9622                  * frequent, pollute the failure counter causing
9623                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
9624                  */
9625                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
9626                         sd->nr_balance_failed++;
9627
9628                 if (need_active_balance(&env)) {
9629                         unsigned long flags;
9630
9631                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
9632
9633                         /*
9634                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
9635                          * if the curr task on busiest CPU can't be
9636                          * moved to this_cpu:
9637                          */
9638                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
9639                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
9640                                                             flags);
9641                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9642                                 goto out_one_pinned;
9643                         }
9644
9645                         /*
9646                          * ->active_balance synchronizes accesses to
9647                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
9648                          * only after active load balance is finished.
9649                          */
9650                         if (!busiest->active_balance) {
9651                                 busiest->active_balance = 1;
9652                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
9653                                 active_balance = 1;
9654                         }
9655                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
9656
9657                         if (active_balance) {
9658                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
9659                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
9660                                         &busiest->active_balance_work);
9661                         }
9662
9663                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
9664                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
9665                 }
9666         } else
9667                 sd->nr_balance_failed = 0;
9668
9669         if (likely(!active_balance) || voluntary_active_balance(&env)) {
9670                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
9671                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
9672         } else {
9673                 /*
9674                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
9675                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
9676                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
9677                  * detach_tasks).
9678                  */
9679                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
9680                         sd->balance_interval *= 2;
9681         }
9682
9683         goto out;
9684
9685 out_balanced:
9686         /*
9687          * We reach balance although we may have faced some affinity
9688          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
9689          * a chance to move and fix the imbalance.
9690          */
9691         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9692                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9693
9694                 if (*group_imbalance)
9695                         *group_imbalance = 0;
9696         }
9697
9698 out_all_pinned:
9699         /*
9700          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
9701          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
9702          * can try to migrate them.
9703          */
9704         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
9705
9706         sd->nr_balance_failed = 0;
9707
9708 out_one_pinned:
9709         ld_moved = 0;
9710
9711         /*
9712          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
9713          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
9714          * skyrocketting in a short amount of time. Skip the balance_interval
9715          * increase logic to avoid that.
9716          */
9717         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9718                 goto out;
9719
9720         /* tune up the balancing interval */
9721         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
9722              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
9723             sd->balance_interval < sd->max_interval)
9724                 sd->balance_interval *= 2;
9725 out:
9726         return ld_moved;
9727 }
9728
9729 static inline unsigned long
9730 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
9731 {
9732         unsigned long interval = sd->balance_interval;
9733
9734         if (cpu_busy)
9735                 interval *= sd->busy_factor;
9736
9737         /* scale ms to jiffies */
9738         interval = msecs_to_jiffies(interval);
9739         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9740
9741         return interval;
9742 }
9743
9744 static inline void
9745 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
9746 {
9747         unsigned long interval, next;
9748
9749         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
9750         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
9751         next = sd->last_balance + interval;
9752
9753         if (time_after(*next_balance, next))
9754                 *next_balance = next;
9755 }
9756
9757 /*
9758  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
9759  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
9760  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
9761  * avoids physical / logical imbalances.
9762  */
9763 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
9764 {
9765         struct rq *busiest_rq = data;
9766         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
9767         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
9768         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
9769         struct sched_domain *sd;
9770         struct task_struct *p = NULL;
9771         struct rq_flags rf;
9772
9773         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
9774         /*
9775          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
9776          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
9777          * inactive CPUs.
9778          */
9779         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
9780                 goto out_unlock;
9781
9782         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
9783         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
9784                      !busiest_rq->active_balance))
9785                 goto out_unlock;
9786
9787         /* Is there any task to move? */
9788         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
9789                 goto out_unlock;
9790
9791         /*
9792          * This condition is "impossible", if it occurs
9793          * we need to fix it. Originally reported by
9794          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
9795          */
9796         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
9797
9798         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
9799         rcu_read_lock();
9800         for_each_domain(target_cpu, sd) {
9801                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
9802                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
9803                                 break;
9804         }
9805
9806         if (likely(sd)) {
9807                 struct lb_env env = {
9808                         .sd             = sd,
9809                         .dst_cpu        = target_cpu,
9810                         .dst_rq         = target_rq,
9811                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9812                         .src_rq         = busiest_rq,
9813                         .idle           = CPU_IDLE,
9814                         /*
9815                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
9816                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
9817                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
9818                          * about DST_PINNED.
9819                          */
9820                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
9821                 };
9822
9823                 schedstat_inc(sd->alb_count);
9824                 update_rq_clock(busiest_rq);
9825
9826                 p = detach_one_task(&env);
9827                 if (p) {
9828                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
9829                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
9830                         sd->nr_balance_failed = 0;
9831                 } else {
9832                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
9833                 }
9834         }
9835         rcu_read_unlock();
9836 out_unlock:
9837         busiest_rq->active_balance = 0;
9838         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
9839
9840         if (p)
9841                 attach_one_task(target_rq, p);
9842
9843         local_irq_enable();
9844
9845         return 0;
9846 }
9847
9848 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9849
9850 /*
9851  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9852  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9853  */
9854 void update_max_interval(void)
9855 {
9856         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9857 }
9858
9859 /*
9860  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9861  * and initiates a balancing operation if so.
9862  *
9863  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9864  */
9865 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9866 {
9867         int continue_balancing = 1;
9868         int cpu = rq->cpu;
9869         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
9870         unsigned long interval;
9871         struct sched_domain *sd;
9872         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9873         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9874         int update_next_balance = 0;
9875         int need_serialize, need_decay = 0;
9876         u64 max_cost = 0;
9877
9878         rcu_read_lock();
9879         for_each_domain(cpu, sd) {
9880                 /*
9881                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9882                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9883                  */
9884                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9885                         sd->max_newidle_lb_cost =
9886                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9887                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9888                         need_decay = 1;
9889                 }
9890                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9891
9892                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9893                         continue;
9894
9895                 /*
9896                  * Stop the load balance at this level. There is another
9897                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9898                  * actively.
9899                  */
9900                 if (!continue_balancing) {
9901                         if (need_decay)
9902                                 continue;
9903                         break;
9904                 }
9905
9906                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
9907
9908                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9909                 if (need_serialize) {
9910                         if (!spin_trylock(&balancing))
9911                                 goto out;
9912                 }
9913
9914                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9915                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9916                                 /*
9917                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9918                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9919                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9920                                  */
9921                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9922                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
9923                         }
9924                         sd->last_balance = jiffies;
9925                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
9926                 }
9927                 if (need_serialize)
9928                         spin_unlock(&balancing);
9929 out:
9930                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9931                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9932                         update_next_balance = 1;
9933                 }
9934         }
9935         if (need_decay) {
9936                 /*
9937                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9938                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9939                  */
9940                 rq->max_idle_balance_cost =
9941                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9942         }
9943         rcu_read_unlock();
9944
9945         /*
9946          * next_balance will be updated only when there is a need.
9947          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9948          * updated.
9949          */
9950         if (likely(update_next_balance)) {
9951                 rq->next_balance = next_balance;
9952
9953 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9954                 /*
9955                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9956                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9957                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9958                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9959                  * balance for itself and we need to update the
9960                  * nohz.next_balance accordingly.
9961                  */
9962                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9963                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9964 #endif
9965         }
9966 }
9967
9968 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
9969 {
9970         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
9971 }
9972
9973 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9974 /*
9975  * idle load balancing details
9976  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
9977  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
9978  *   load balancing for all the idle CPUs.
9979  * - HK_FLAG_MISC CPUs are used for this task, because HK_FLAG_SCHED not set
9980  *   anywhere yet.
9981  */
9982
9983 static inline int find_new_ilb(void)
9984 {
9985         int ilb;
9986
9987         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask,
9988                               housekeeping_cpumask(HK_FLAG_MISC)) {
9989                 if (idle_cpu(ilb))
9990                         return ilb;
9991         }
9992
9993         return nr_cpu_ids;
9994 }
9995
9996 /*
9997  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
9998  * idle CPU in the HK_FLAG_MISC housekeeping set (if there is one).
9999  */
10000 static void kick_ilb(unsigned int flags)
10001 {
10002         int ilb_cpu;
10003
10004         nohz.next_balance++;
10005
10006         ilb_cpu = find_new_ilb();
10007
10008         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
10009                 return;
10010
10011         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
10012         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
10013                 return;
10014
10015         /*
10016          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
10017          * This way we generate a sched IPI on the target CPU which
10018          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
10019          * will be run before returning from the IPI.
10020          */
10021         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
10022 }
10023
10024 /*
10025  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
10026  * of idle CPUs in the system.
10027  */
10028 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
10029 {
10030         unsigned long now = jiffies;
10031         struct sched_domain_shared *sds;
10032         struct sched_domain *sd;
10033         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
10034         unsigned int flags = 0;
10035
10036         if (unlikely(rq->idle_balance))
10037                 return;
10038
10039         /*
10040          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
10041          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
10042          */
10043         nohz_balance_exit_idle(rq);
10044
10045         /*
10046          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
10047          * balancing.
10048          */
10049         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
10050                 return;
10051
10052         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
10053             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10054                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
10055
10056         if (time_before(now, nohz.next_balance))
10057                 goto out;
10058
10059         if (rq->nr_running >= 2) {
10060                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10061                 goto out;
10062         }
10063
10064         rcu_read_lock();
10065
10066         sd = rcu_dereference(rq->sd);
10067         if (sd) {
10068                 /*
10069                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
10070                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
10071                  * on.
10072                  */
10073                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
10074                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10075                         goto unlock;
10076                 }
10077         }
10078
10079         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
10080         if (sd) {
10081                 /*
10082                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
10083                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
10084                  * around.
10085                  */
10086                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
10087                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
10088                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
10089                                 goto unlock;
10090                         }
10091                 }
10092         }
10093
10094         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
10095         if (sd) {
10096                 /*
10097                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
10098                  * to run the misfit task on.
10099                  */
10100                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
10101                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10102                         goto unlock;
10103                 }
10104
10105                 /*
10106                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
10107                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
10108                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
10109                  *
10110                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
10111                  */
10112                 goto unlock;
10113         }
10114
10115         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
10116         if (sds) {
10117                 /*
10118                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
10119                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
10120                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
10121                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
10122                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
10123                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
10124                  * like this LLC domain has tasks we could move.
10125                  */
10126                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
10127                 if (nr_busy > 1) {
10128                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
10129                         goto unlock;
10130                 }
10131         }
10132 unlock:
10133         rcu_read_unlock();
10134 out:
10135         if (flags)
10136                 kick_ilb(flags);
10137 }
10138
10139 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
10140 {
10141         struct sched_domain *sd;
10142
10143         rcu_read_lock();
10144         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10145
10146         if (!sd || !sd->nohz_idle)
10147                 goto unlock;
10148         sd->nohz_idle = 0;
10149
10150         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10151 unlock:
10152         rcu_read_unlock();
10153 }
10154
10155 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
10156 {
10157         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
10158
10159         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
10160                 return;
10161
10162         rq->nohz_tick_stopped = 0;
10163         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10164         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
10165
10166         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
10167 }
10168
10169 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
10170 {
10171         struct sched_domain *sd;
10172
10173         rcu_read_lock();
10174         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10175
10176         if (!sd || sd->nohz_idle)
10177                 goto unlock;
10178         sd->nohz_idle = 1;
10179
10180         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10181 unlock:
10182         rcu_read_unlock();
10183 }
10184
10185 /*
10186  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
10187  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
10188  */
10189 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
10190 {
10191         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10192
10193         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
10194
10195         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
10196         if (!cpu_active(cpu))
10197                 return;
10198
10199         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
10200         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
10201                 return;
10202
10203         /*
10204          * Can be set safely without rq->lock held
10205          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
10206          * rq->lock is held during the check and the clear
10207          */
10208         rq->has_blocked_load = 1;
10209
10210         /*
10211          * The tick is still stopped but load could have been added in the
10212          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
10213          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
10214          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
10215          */
10216         if (rq->nohz_tick_stopped)
10217                 goto out;
10218
10219         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
10220         if (on_null_domain(rq))
10221                 return;
10222
10223         rq->nohz_tick_stopped = 1;
10224
10225         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10226         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
10227
10228         /*
10229          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
10230          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
10231          * store.
10232          */
10233         smp_mb__after_atomic();
10234
10235         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
10236
10237 out:
10238         /*
10239          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
10240          * enable the periodic update of the load of idle cpus
10241          */
10242         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10243 }
10244
10245 /*
10246  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
10247  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
10248  * tasks movement depending of flags.
10249  * The function returns false if the loop has stopped before running
10250  * through all idle CPUs.
10251  */
10252 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
10253                                enum cpu_idle_type idle)
10254 {
10255         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10256         unsigned long now = jiffies;
10257         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
10258         bool has_blocked_load = false;
10259         int update_next_balance = 0;
10260         int this_cpu = this_rq->cpu;
10261         int balance_cpu;
10262         int ret = false;
10263         struct rq *rq;
10264
10265         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
10266
10267         /*
10268          * We assume there will be no idle load after this update and clear
10269          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
10270          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
10271          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
10272          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
10273          * check the load of an idle cpu.
10274          */
10275         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
10276
10277         /*
10278          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
10279          * store from nohz_balance_enter_idle().
10280          */
10281         smp_mb();
10282
10283         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
10284                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
10285                         continue;
10286
10287                 /*
10288                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
10289                  * work being done for other CPUs. Next load
10290                  * balancing owner will pick it up.
10291                  */
10292                 if (need_resched()) {
10293                         has_blocked_load = true;
10294                         goto abort;
10295                 }
10296
10297                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
10298
10299                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
10300
10301                 /*
10302                  * If time for next balance is due,
10303                  * do the balance.
10304                  */
10305                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
10306                         struct rq_flags rf;
10307
10308                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10309                         update_rq_clock(rq);
10310                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10311
10312                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10313                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
10314                 }
10315
10316                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
10317                         next_balance = rq->next_balance;
10318                         update_next_balance = 1;
10319                 }
10320         }
10321
10322         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
10323         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
10324                 update_blocked_averages(this_cpu);
10325                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
10326         }
10327
10328         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10329                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
10330
10331         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
10332                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
10333
10334         /* The full idle balance loop has been done */
10335         ret = true;
10336
10337 abort:
10338         /* There is still blocked load, enable periodic update */
10339         if (has_blocked_load)
10340                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10341
10342         /*
10343          * next_balance will be updated only when there is a need.
10344          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
10345          * updated.
10346          */
10347         if (likely(update_next_balance))
10348                 nohz.next_balance = next_balance;
10349
10350         return ret;
10351 }
10352
10353 /*
10354  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
10355  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
10356  */
10357 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10358 {
10359         int this_cpu = this_rq->cpu;
10360         unsigned int flags;
10361
10362         if (!(atomic_read(nohz_flags(this_cpu)) & NOHZ_KICK_MASK))
10363                 return false;
10364
10365         if (idle != CPU_IDLE) {
10366                 atomic_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
10367                 return false;
10368         }
10369
10370         /* could be _relaxed() */
10371         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
10372         if (!(flags & NOHZ_KICK_MASK))
10373                 return false;
10374
10375         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
10376
10377         return true;
10378 }
10379
10380 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
10381 {
10382         int this_cpu = this_rq->cpu;
10383
10384         /*
10385          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
10386          * housekeeping
10387          */
10388         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
10389                 return;
10390
10391         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
10392         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
10393                 return;
10394
10395         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
10396         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
10397             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10398                 return;
10399
10400         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
10401         /*
10402          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
10403          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
10404          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
10405          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
10406          */
10407         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
10408                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
10409         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
10410 }
10411
10412 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10413 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
10414
10415 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10416 {
10417         return false;
10418 }
10419
10420 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
10421 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10422
10423 /*
10424  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
10425  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
10426  *
10427  * Returns:
10428  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
10429  *     0 - failed, no new tasks
10430  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
10431  */
10432 int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
10433 {
10434         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
10435         int this_cpu = this_rq->cpu;
10436         struct sched_domain *sd;
10437         int pulled_task = 0;
10438         u64 curr_cost = 0;
10439
10440         update_misfit_status(NULL, this_rq);
10441         /*
10442          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
10443          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
10444          */
10445         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
10446
10447         /*
10448          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
10449          */
10450         if (!cpu_active(this_cpu))
10451                 return 0;
10452
10453         /*
10454          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
10455          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
10456          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
10457          * re-start the picking loop.
10458          */
10459         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
10460
10461         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
10462             !READ_ONCE(this_rq->rd->overload)) {
10463
10464                 rcu_read_lock();
10465                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
10466                 if (sd)
10467                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10468                 rcu_read_unlock();
10469
10470                 nohz_newidle_balance(this_rq);
10471
10472                 goto out;
10473         }
10474
10475         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
10476
10477         update_blocked_averages(this_cpu);
10478         rcu_read_lock();
10479         for_each_domain(this_cpu, sd) {
10480                 int continue_balancing = 1;
10481                 u64 t0, domain_cost;
10482
10483                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
10484                         continue;
10485
10486                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
10487                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10488                         break;
10489                 }
10490
10491                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
10492                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
10493
10494                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
10495                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
10496                                                    &continue_balancing);
10497
10498                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
10499                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
10500                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
10501
10502                         curr_cost += domain_cost;
10503                 }
10504
10505                 update_next_balance(sd, &next_balance);
10506
10507                 /*
10508                  * Stop searching for tasks to pull if there are
10509                  * now runnable tasks on this rq.
10510                  */
10511                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
10512                         break;
10513         }
10514         rcu_read_unlock();
10515
10516         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
10517
10518         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
10519                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
10520
10521 out:
10522         /*
10523          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
10524          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
10525          * pretend we pulled a task.
10526          */
10527         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
10528                 pulled_task = 1;
10529
10530         /* Move the next balance forward */
10531         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
10532                 this_rq->next_balance = next_balance;
10533
10534         /* Is there a task of a high priority class? */
10535         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
10536                 pulled_task = -1;
10537
10538         if (pulled_task)
10539                 this_rq->idle_stamp = 0;
10540
10541         rq_repin_lock(this_rq, rf);
10542
10543         return pulled_task;
10544 }
10545
10546 /*
10547  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
10548  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
10549  */
10550 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
10551 {
10552         struct rq *this_rq = this_rq();
10553         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
10554                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10555
10556         /*
10557          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
10558          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
10559          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
10560          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
10561          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
10562          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
10563          */
10564         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
10565                 return;
10566
10567         /* normal load balance */
10568         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
10569         rebalance_domains(this_rq, idle);
10570 }
10571
10572 /*
10573  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
10574  */
10575 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
10576 {
10577         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
10578         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
10579                 return;
10580
10581         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
10582                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
10583
10584         nohz_balancer_kick(rq);
10585 }
10586
10587 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
10588 {
10589         update_sysctl();
10590
10591         update_runtime_enabled(rq);
10592 }
10593
10594 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
10595 {
10596         update_sysctl();
10597
10598         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
10599         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
10600 }
10601
10602 #endif /* CONFIG_SMP */
10603
10604 /*
10605  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
10606  *
10607  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
10608  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
10609  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
10610  * parameters.
10611  */
10612 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
10613 {
10614         struct cfs_rq *cfs_rq;
10615         struct sched_entity *se = &curr->se;
10616
10617         for_each_sched_entity(se) {
10618                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10619                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
10620         }
10621
10622         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
10623                 task_tick_numa(rq, curr);
10624
10625         update_misfit_status(curr, rq);
10626         update_overutilized_status(task_rq(curr));
10627 }
10628
10629 /*
10630  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
10631  *  - child not yet on the tasklist
10632  *  - preemption disabled
10633  */
10634 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
10635 {
10636         struct cfs_rq *cfs_rq;
10637         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
10638         struct rq *rq = this_rq();
10639         struct rq_flags rf;
10640
10641         rq_lock(rq, &rf);
10642         update_rq_clock(rq);
10643
10644         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
10645         curr = cfs_rq->curr;
10646         if (curr) {
10647                 update_curr(cfs_rq);
10648                 se->vruntime = curr->vruntime;
10649         }
10650         place_entity(cfs_rq, se, 1);
10651
10652         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
10653                 /*
10654                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
10655                  * 'current' within the tree based on its new key value.
10656                  */
10657                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
10658                 resched_curr(rq);
10659         }
10660
10661         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10662         rq_unlock(rq, &rf);
10663 }
10664
10665 /*
10666  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
10667  * the current task.
10668  */
10669 static void
10670 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
10671 {
10672         if (!task_on_rq_queued(p))
10673                 return;
10674
10675         if (rq->cfs.nr_running == 1)
10676                 return;
10677
10678         /*
10679          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
10680          * our priority decreased, or if we are not currently running on
10681          * this runqueue and our priority is higher than the current's
10682          */
10683         if (rq->curr == p) {
10684                 if (p->prio > oldprio)
10685                         resched_curr(rq);
10686         } else
10687                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
10688 }
10689
10690 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
10691 {
10692         struct sched_entity *se = &p->se;
10693
10694         /*
10695          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
10696          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
10697          * vruntime.
10698          */
10699         if (p->on_rq)
10700                 return true;
10701
10702         /*
10703          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
10704          * But there are some cases where it has already been normalized:
10705          *
10706          * - A forked child which is waiting for being woken up by
10707          *   wake_up_new_task().
10708          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
10709          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
10710          */
10711         if (!se->sum_exec_runtime ||
10712             (p->state == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
10713                 return true;
10714
10715         return false;
10716 }
10717
10718 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10719 /*
10720  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
10721  * visible to the root
10722  */
10723 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10724 {
10725         struct cfs_rq *cfs_rq;
10726
10727         /* Start to propagate at parent */
10728         se = se->parent;
10729
10730         for_each_sched_entity(se) {
10731                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10732
10733                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
10734                         break;
10735
10736                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
10737         }
10738 }
10739 #else
10740 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
10741 #endif
10742
10743 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10744 {
10745         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10746
10747         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
10748         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10749         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10750         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10751         propagate_entity_cfs_rq(se);
10752 }
10753
10754 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10755 {
10756         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10757
10758 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10759         /*
10760          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
10761          * class maintain depth value), reset depth properly.
10762          */
10763         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10764 #endif
10765
10766         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
10767         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
10768         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10769         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10770         propagate_entity_cfs_rq(se);
10771 }
10772
10773 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10774 {
10775         struct sched_entity *se = &p->se;
10776         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10777
10778         if (!vruntime_normalized(p)) {
10779                 /*
10780                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
10781                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
10782                  */
10783                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
10784                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10785         }
10786
10787         detach_entity_cfs_rq(se);
10788 }
10789
10790 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10791 {
10792         struct sched_entity *se = &p->se;
10793         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10794
10795         attach_entity_cfs_rq(se);
10796
10797         if (!vruntime_normalized(p))
10798                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
10799 }
10800
10801 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10802 {
10803         detach_task_cfs_rq(p);
10804 }
10805
10806 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10807 {
10808         attach_task_cfs_rq(p);
10809
10810         if (task_on_rq_queued(p)) {
10811                 /*
10812                  * We were most likely switched from sched_rt, so
10813                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
10814                  * if we can still preempt the current task.
10815                  */
10816                 if (rq->curr == p)
10817                         resched_curr(rq);
10818                 else
10819                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
10820         }
10821 }
10822
10823 /* Account for a task changing its policy or group.
10824  *
10825  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
10826  * migrates between groups/classes.
10827  */
10828 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
10829 {
10830         struct sched_entity *se = &p->se;
10831
10832 #ifdef CONFIG_SMP
10833         if (task_on_rq_queued(p)) {
10834                 /*
10835                  * Move the next running task to the front of the list, so our
10836                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
10837                  */
10838                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
10839         }
10840 #endif
10841
10842         for_each_sched_entity(se) {
10843                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10844
10845                 set_next_entity(cfs_rq, se);
10846                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
10847                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
10848         }
10849 }
10850
10851 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10852 {
10853         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
10854         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10855 #ifndef CONFIG_64BIT
10856         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10857 #endif
10858 #ifdef CONFIG_SMP
10859         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
10860 #endif
10861 }
10862
10863 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10864 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10865 {
10866         struct sched_entity *se = &p->se;
10867
10868         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10869         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10870 }
10871
10872 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10873 {
10874         detach_task_cfs_rq(p);
10875         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10876
10877 #ifdef CONFIG_SMP
10878         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
10879         p->se.avg.last_update_time = 0;
10880 #endif
10881         attach_task_cfs_rq(p);
10882 }
10883
10884 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
10885 {
10886         switch (type) {
10887         case TASK_SET_GROUP:
10888                 task_set_group_fair(p);
10889                 break;
10890
10891         case TASK_MOVE_GROUP:
10892                 task_move_group_fair(p);
10893                 break;
10894         }
10895 }
10896
10897 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10898 {
10899         int i;
10900
10901         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10902
10903         for_each_possible_cpu(i) {
10904                 if (tg->cfs_rq)
10905                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
10906                 if (tg->se)
10907                         kfree(tg->se[i]);
10908         }
10909
10910         kfree(tg->cfs_rq);
10911         kfree(tg->se);
10912 }
10913
10914 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10915 {
10916         struct sched_entity *se;
10917         struct cfs_rq *cfs_rq;
10918         int i;
10919
10920         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
10921         if (!tg->cfs_rq)
10922                 goto err;
10923         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
10924         if (!tg->se)
10925                 goto err;
10926
10927         tg->shares = NICE_0_LOAD;
10928
10929         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10930
10931         for_each_possible_cpu(i) {
10932                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
10933                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10934                 if (!cfs_rq)
10935                         goto err;
10936
10937                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
10938                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10939                 if (!se)
10940                         goto err_free_rq;
10941
10942                 init_cfs_rq(cfs_rq);
10943                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
10944                 init_entity_runnable_average(se);
10945         }
10946
10947         return 1;
10948
10949 err_free_rq:
10950         kfree(cfs_rq);
10951 err:
10952         return 0;
10953 }
10954
10955 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10956 {
10957         struct sched_entity *se;
10958         struct rq_flags rf;
10959         struct rq *rq;
10960         int i;
10961
10962         for_each_possible_cpu(i) {
10963                 rq = cpu_rq(i);
10964                 se = tg->se[i];
10965                 rq_lock_irq(rq, &rf);
10966                 update_rq_clock(rq);
10967                 attach_entity_cfs_rq(se);
10968                 sync_throttle(tg, i);
10969                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
10970         }
10971 }
10972
10973 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10974 {
10975         unsigned long flags;
10976         struct rq *rq;
10977         int cpu;
10978
10979         for_each_possible_cpu(cpu) {
10980                 if (tg->se[cpu])
10981                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
10982
10983                 /*
10984                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
10985                  * check on_list without danger of it being re-added.
10986                  */
10987                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
10988                         continue;
10989
10990                 rq = cpu_rq(cpu);
10991
10992                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
10993                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
10994                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10995         }
10996 }
10997
10998 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
10999                         struct sched_entity *se, int cpu,
11000                         struct sched_entity *parent)
11001 {
11002         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11003
11004         cfs_rq->tg = tg;
11005         cfs_rq->rq = rq;
11006         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
11007
11008         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
11009         tg->se[cpu] = se;
11010
11011         /* se could be NULL for root_task_group */
11012         if (!se)
11013                 return;
11014
11015         if (!parent) {
11016                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
11017                 se->depth = 0;
11018         } else {
11019                 se->cfs_rq = parent->my_q;
11020                 se->depth = parent->depth + 1;
11021         }
11022
11023         se->my_q = cfs_rq;
11024         /* guarantee group entities always have weight */
11025         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
11026         se->parent = parent;
11027 }
11028
11029 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
11030
11031 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11032 {
11033         int i;
11034
11035         /*
11036          * We can't change the weight of the root cgroup.
11037          */
11038         if (!tg->se[0])
11039                 return -EINVAL;
11040
11041         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
11042
11043         mutex_lock(&shares_mutex);
11044         if (tg->shares == shares)
11045                 goto done;
11046
11047         tg->shares = shares;
11048         for_each_possible_cpu(i) {
11049                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11050                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11051                 struct rq_flags rf;
11052
11053                 /* Propagate contribution to hierarchy */
11054                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11055                 update_rq_clock(rq);
11056                 for_each_sched_entity(se) {
11057                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
11058                         update_cfs_group(se);
11059                 }
11060                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11061         }
11062
11063 done:
11064         mutex_unlock(&shares_mutex);
11065         return 0;
11066 }
11067 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11068
11069 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11070
11071 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11072 {
11073         return 1;
11074 }
11075
11076 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11077
11078 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11079
11080 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11081
11082
11083 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
11084 {
11085         struct sched_entity *se = &task->se;
11086         unsigned int rr_interval = 0;
11087
11088         /*
11089          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
11090          * idle runqueue:
11091          */
11092         if (rq->cfs.load.weight)
11093                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
11094
11095         return rr_interval;
11096 }
11097
11098 /*
11099  * All the scheduling class methods:
11100  */
11101 const struct sched_class fair_sched_class = {
11102         .next                   = &idle_sched_class,
11103         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
11104         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
11105         .yield_task             = yield_task_fair,
11106         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
11107
11108         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
11109
11110         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
11111         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
11112         .set_next_task          = set_next_task_fair,
11113
11114 #ifdef CONFIG_SMP
11115         .balance                = balance_fair,
11116         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
11117         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
11118
11119         .rq_online              = rq_online_fair,
11120         .rq_offline             = rq_offline_fair,
11121
11122         .task_dead              = task_dead_fair,
11123         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
11124 #endif
11125
11126         .task_tick              = task_tick_fair,
11127         .task_fork              = task_fork_fair,
11128
11129         .prio_changed           = prio_changed_fair,
11130         .switched_from          = switched_from_fair,
11131         .switched_to            = switched_to_fair,
11132
11133         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
11134
11135         .update_curr            = update_curr_fair,
11136
11137 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11138         .task_change_group      = task_change_group_fair,
11139 #endif
11140
11141 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
11142         .uclamp_enabled         = 1,
11143 #endif
11144 };
11145
11146 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
11147 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
11148 {
11149         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
11150
11151         rcu_read_lock();
11152         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
11153                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
11154         rcu_read_unlock();
11155 }
11156
11157 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
11158 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
11159 {
11160         int node;
11161         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
11162         struct numa_group *ng;
11163
11164         rcu_read_lock();
11165         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
11166         for_each_online_node(node) {
11167                 if (p->numa_faults) {
11168                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
11169                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11170                 }
11171                 if (ng) {
11172                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
11173                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
11174                 }
11175                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
11176         }
11177         rcu_read_unlock();
11178 }
11179 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
11180 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
11181
11182 __init void init_sched_fair_class(void)
11183 {
11184 #ifdef CONFIG_SMP
11185         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
11186
11187 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
11188         nohz.next_balance = jiffies;
11189         nohz.next_blocked = jiffies;
11190         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
11191 #endif
11192 #endif /* SMP */
11193
11194 }
11195
11196 /*
11197  * Helper functions to facilitate extracting info from tracepoints.
11198  */
11199
11200 const struct sched_avg *sched_trace_cfs_rq_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
11201 {
11202 #ifdef CONFIG_SMP
11203         return cfs_rq ? &cfs_rq->avg : NULL;
11204 #else
11205         return NULL;
11206 #endif
11207 }
11208 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_avg);
11209
11210 char *sched_trace_cfs_rq_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *str, int len)
11211 {
11212         if (!cfs_rq) {
11213                 if (str)
11214                         strlcpy(str, "(null)", len);
11215                 else
11216                         return NULL;
11217         }
11218
11219         cfs_rq_tg_path(cfs_rq, str, len);
11220         return str;
11221 }
11222 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_path);
11223
11224 int sched_trace_cfs_rq_cpu(struct cfs_rq *cfs_rq)
11225 {
11226         return cfs_rq ? cpu_of(rq_of(cfs_rq)) : -1;
11227 }
11228 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_cpu);
11229
11230 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_rt(struct rq *rq)
11231 {
11232 #ifdef CONFIG_SMP
11233         return rq ? &rq->avg_rt : NULL;
11234 #else
11235         return NULL;
11236 #endif
11237 }
11238 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_rt);
11239
11240 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_dl(struct rq *rq)
11241 {
11242 #ifdef CONFIG_SMP
11243         return rq ? &rq->avg_dl : NULL;
11244 #else
11245         return NULL;
11246 #endif
11247 }
11248 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_dl);
11249
11250 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_irq(struct rq *rq)
11251 {
11252 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ)
11253         return rq ? &rq->avg_irq : NULL;
11254 #else
11255         return NULL;
11256 #endif
11257 }
11258 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_irq);
11259
11260 int sched_trace_rq_cpu(struct rq *rq)
11261 {
11262         return rq ? cpu_of(rq) : -1;
11263 }
11264 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu);
11265
11266 const struct cpumask *sched_trace_rd_span(struct root_domain *rd)
11267 {
11268 #ifdef CONFIG_SMP
11269         return rd ? rd->span : NULL;
11270 #else
11271         return NULL;
11272 #endif
11273 }
11274 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rd_span);