Merge tag 'powerpc-6.0-1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/powerpc...
[linux-2.6-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 <linux/energy_model.h>
24 #include <linux/mmap_lock.h>
25 #include <linux/hugetlb_inline.h>
26 #include <linux/jiffies.h>
27 #include <linux/mm_api.h>
28 #include <linux/highmem.h>
29 #include <linux/spinlock_api.h>
30 #include <linux/cpumask_api.h>
31 #include <linux/lockdep_api.h>
32 #include <linux/softirq.h>
33 #include <linux/refcount_api.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/sched/clock.h>
36 #include <linux/sched/cond_resched.h>
37 #include <linux/sched/cputime.h>
38 #include <linux/sched/isolation.h>
39 #include <linux/sched/nohz.h>
40
41 #include <linux/cpuidle.h>
42 #include <linux/interrupt.h>
43 #include <linux/mempolicy.h>
44 #include <linux/mutex_api.h>
45 #include <linux/profile.h>
46 #include <linux/psi.h>
47 #include <linux/ratelimit.h>
48 #include <linux/task_work.h>
49
50 #include <asm/switch_to.h>
51
52 #include <linux/sched/cond_resched.h>
53
54 #include "sched.h"
55 #include "stats.h"
56 #include "autogroup.h"
57
58 /*
59  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
60  *
61  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
62  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
63  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
64  * based scheduling concepts.
65  *
66  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
67  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
68  *
69  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
70  */
71 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
72 static unsigned int normalized_sysctl_sched_latency     = 6000000ULL;
73
74 /*
75  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
76  *
77  * Options are:
78  *
79  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
80  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
81  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
82  *
83  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
84  */
85 unsigned int sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
86
87 /*
88  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
89  *
90  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
91  */
92 unsigned int sysctl_sched_min_granularity                       = 750000ULL;
93 static unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity     = 750000ULL;
94
95 /*
96  * Minimal preemption granularity for CPU-bound SCHED_IDLE tasks.
97  * Applies only when SCHED_IDLE tasks compete with normal tasks.
98  *
99  * (default: 0.75 msec)
100  */
101 unsigned int sysctl_sched_idle_min_granularity                  = 750000ULL;
102
103 /*
104  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
105  */
106 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
107
108 /*
109  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
110  * parent will (try to) run first.
111  */
112 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
113
114 /*
115  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
116  *
117  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
118  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
119  * have immediate wakeup/sleep latencies.
120  *
121  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
122  */
123 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity                    = 1000000UL;
124 static unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity  = 1000000UL;
125
126 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
127
128 int sched_thermal_decay_shift;
129 static int __init setup_sched_thermal_decay_shift(char *str)
130 {
131         int _shift = 0;
132
133         if (kstrtoint(str, 0, &_shift))
134                 pr_warn("Unable to set scheduler thermal pressure decay shift parameter\n");
135
136         sched_thermal_decay_shift = clamp(_shift, 0, 10);
137         return 1;
138 }
139 __setup("sched_thermal_decay_shift=", setup_sched_thermal_decay_shift);
140
141 #ifdef CONFIG_SMP
142 /*
143  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
144  */
145 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
146 {
147         return -cpu;
148 }
149
150 /*
151  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity.
152  *
153  * (default: ~20%)
154  */
155 #define fits_capacity(cap, max) ((cap) * 1280 < (max) * 1024)
156
157 /*
158  * The margin used when comparing CPU capacities.
159  * is 'cap1' noticeably greater than 'cap2'
160  *
161  * (default: ~5%)
162  */
163 #define capacity_greater(cap1, cap2) ((cap1) * 1024 > (cap2) * 1078)
164 #endif
165
166 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
167 /*
168  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
169  * each time a cfs_rq requests quota.
170  *
171  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
172  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
173  * we will always only issue the remaining available time.
174  *
175  * (default: 5 msec, units: microseconds)
176  */
177 static unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice            = 5000UL;
178 #endif
179
180 #ifdef CONFIG_SYSCTL
181 static struct ctl_table sched_fair_sysctls[] = {
182         {
183                 .procname       = "sched_child_runs_first",
184                 .data           = &sysctl_sched_child_runs_first,
185                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
186                 .mode           = 0644,
187                 .proc_handler   = proc_dointvec,
188         },
189 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
190         {
191                 .procname       = "sched_cfs_bandwidth_slice_us",
192                 .data           = &sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice,
193                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
194                 .mode           = 0644,
195                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
196                 .extra1         = SYSCTL_ONE,
197         },
198 #endif
199         {}
200 };
201
202 static int __init sched_fair_sysctl_init(void)
203 {
204         register_sysctl_init("kernel", sched_fair_sysctls);
205         return 0;
206 }
207 late_initcall(sched_fair_sysctl_init);
208 #endif
209
210 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
211 {
212         lw->weight += inc;
213         lw->inv_weight = 0;
214 }
215
216 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
217 {
218         lw->weight -= dec;
219         lw->inv_weight = 0;
220 }
221
222 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
223 {
224         lw->weight = w;
225         lw->inv_weight = 0;
226 }
227
228 /*
229  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
230  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
231  * to users decreases. But the relationship is not linear,
232  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
233  * number of CPUs.
234  *
235  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
236  */
237 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
238 {
239         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
240         unsigned int factor;
241
242         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
243         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
244                 factor = 1;
245                 break;
246         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
247                 factor = cpus;
248                 break;
249         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
250         default:
251                 factor = 1 + ilog2(cpus);
252                 break;
253         }
254
255         return factor;
256 }
257
258 static void update_sysctl(void)
259 {
260         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
261
262 #define SET_SYSCTL(name) \
263         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
264         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
265         SET_SYSCTL(sched_latency);
266         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
267 #undef SET_SYSCTL
268 }
269
270 void __init sched_init_granularity(void)
271 {
272         update_sysctl();
273 }
274
275 #define WMULT_CONST     (~0U)
276 #define WMULT_SHIFT     32
277
278 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
279 {
280         unsigned long w;
281
282         if (likely(lw->inv_weight))
283                 return;
284
285         w = scale_load_down(lw->weight);
286
287         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
288                 lw->inv_weight = 1;
289         else if (unlikely(!w))
290                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
291         else
292                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
293 }
294
295 /*
296  * delta_exec * weight / lw.weight
297  *   OR
298  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
299  *
300  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
301  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
302  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
303  *
304  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
305  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
306  */
307 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
308 {
309         u64 fact = scale_load_down(weight);
310         u32 fact_hi = (u32)(fact >> 32);
311         int shift = WMULT_SHIFT;
312         int fs;
313
314         __update_inv_weight(lw);
315
316         if (unlikely(fact_hi)) {
317                 fs = fls(fact_hi);
318                 shift -= fs;
319                 fact >>= fs;
320         }
321
322         fact = mul_u32_u32(fact, lw->inv_weight);
323
324         fact_hi = (u32)(fact >> 32);
325         if (fact_hi) {
326                 fs = fls(fact_hi);
327                 shift -= fs;
328                 fact >>= fs;
329         }
330
331         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
332 }
333
334
335 const struct sched_class fair_sched_class;
336
337 /**************************************************************
338  * CFS operations on generic schedulable entities:
339  */
340
341 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
342
343 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
344 #define for_each_sched_entity(se) \
345                 for (; se; se = se->parent)
346
347 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
348 {
349         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
350         int cpu = cpu_of(rq);
351
352         if (cfs_rq->on_list)
353                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
354
355         cfs_rq->on_list = 1;
356
357         /*
358          * Ensure we either appear before our parent (if already
359          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
360          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
361          * reduces this to two cases and a special case for the root
362          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
363          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
364          * to a tree or when we reach the top of the tree
365          */
366         if (cfs_rq->tg->parent &&
367             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
368                 /*
369                  * If parent is already on the list, we add the child
370                  * just before. Thanks to circular linked property of
371                  * the list, this means to put the child at the tail
372                  * of the list that starts by parent.
373                  */
374                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
375                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
376                 /*
377                  * The branch is now connected to its tree so we can
378                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
379                  * list.
380                  */
381                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
382                 return true;
383         }
384
385         if (!cfs_rq->tg->parent) {
386                 /*
387                  * cfs rq without parent should be put
388                  * at the tail of the list.
389                  */
390                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
391                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
392                 /*
393                  * We have reach the top of a tree so we can reset
394                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
395                  */
396                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
397                 return true;
398         }
399
400         /*
401          * The parent has not already been added so we want to
402          * make sure that it will be put after us.
403          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
404          * where we will add parent.
405          */
406         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
407         /*
408          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
409          * of the branch
410          */
411         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
412         return false;
413 }
414
415 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
416 {
417         if (cfs_rq->on_list) {
418                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
419
420                 /*
421                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
422                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
423                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
424                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
425                  * at the end of the enqueue.
426                  */
427                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
428                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
429
430                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
431                 cfs_rq->on_list = 0;
432         }
433 }
434
435 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
436 {
437         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
438 }
439
440 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
441 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
442         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
443                                  leaf_cfs_rq_list)
444
445 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
446 static inline struct cfs_rq *
447 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
448 {
449         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
450                 return se->cfs_rq;
451
452         return NULL;
453 }
454
455 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
456 {
457         return se->parent;
458 }
459
460 static void
461 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
462 {
463         int se_depth, pse_depth;
464
465         /*
466          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
467          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
468          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
469          * parent.
470          */
471
472         /* First walk up until both entities are at same depth */
473         se_depth = (*se)->depth;
474         pse_depth = (*pse)->depth;
475
476         while (se_depth > pse_depth) {
477                 se_depth--;
478                 *se = parent_entity(*se);
479         }
480
481         while (pse_depth > se_depth) {
482                 pse_depth--;
483                 *pse = parent_entity(*pse);
484         }
485
486         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
487                 *se = parent_entity(*se);
488                 *pse = parent_entity(*pse);
489         }
490 }
491
492 static int tg_is_idle(struct task_group *tg)
493 {
494         return tg->idle > 0;
495 }
496
497 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
498 {
499         return cfs_rq->idle > 0;
500 }
501
502 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
503 {
504         if (entity_is_task(se))
505                 return task_has_idle_policy(task_of(se));
506         return cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se));
507 }
508
509 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
510
511 #define for_each_sched_entity(se) \
512                 for (; se; se = NULL)
513
514 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
515 {
516         return true;
517 }
518
519 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
520 {
521 }
522
523 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
524 {
525 }
526
527 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
528                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
529
530 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
531 {
532         return NULL;
533 }
534
535 static inline void
536 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
537 {
538 }
539
540 static inline int tg_is_idle(struct task_group *tg)
541 {
542         return 0;
543 }
544
545 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
546 {
547         return 0;
548 }
549
550 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
551 {
552         return 0;
553 }
554
555 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
556
557 static __always_inline
558 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
559
560 /**************************************************************
561  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
562  */
563
564 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
565 {
566         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
567         if (delta > 0)
568                 max_vruntime = vruntime;
569
570         return max_vruntime;
571 }
572
573 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
574 {
575         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
576         if (delta < 0)
577                 min_vruntime = vruntime;
578
579         return min_vruntime;
580 }
581
582 static inline bool entity_before(struct sched_entity *a,
583                                 struct sched_entity *b)
584 {
585         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
586 }
587
588 #define __node_2_se(node) \
589         rb_entry((node), struct sched_entity, run_node)
590
591 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
592 {
593         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
594         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
595
596         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
597
598         if (curr) {
599                 if (curr->on_rq)
600                         vruntime = curr->vruntime;
601                 else
602                         curr = NULL;
603         }
604
605         if (leftmost) { /* non-empty tree */
606                 struct sched_entity *se = __node_2_se(leftmost);
607
608                 if (!curr)
609                         vruntime = se->vruntime;
610                 else
611                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
612         }
613
614         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
615         u64_u32_store(cfs_rq->min_vruntime,
616                       max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime));
617 }
618
619 static inline bool __entity_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
620 {
621         return entity_before(__node_2_se(a), __node_2_se(b));
622 }
623
624 /*
625  * Enqueue an entity into the rb-tree:
626  */
627 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
628 {
629         rb_add_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline, __entity_less);
630 }
631
632 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
633 {
634         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
635 }
636
637 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
638 {
639         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
640
641         if (!left)
642                 return NULL;
643
644         return __node_2_se(left);
645 }
646
647 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
648 {
649         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
650
651         if (!next)
652                 return NULL;
653
654         return __node_2_se(next);
655 }
656
657 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
658 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
659 {
660         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
661
662         if (!last)
663                 return NULL;
664
665         return __node_2_se(last);
666 }
667
668 /**************************************************************
669  * Scheduling class statistics methods:
670  */
671
672 int sched_update_scaling(void)
673 {
674         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
675
676         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
677                                         sysctl_sched_min_granularity);
678
679 #define WRT_SYSCTL(name) \
680         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
681         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
682         WRT_SYSCTL(sched_latency);
683         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
684 #undef WRT_SYSCTL
685
686         return 0;
687 }
688 #endif
689
690 /*
691  * delta /= w
692  */
693 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
694 {
695         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
696                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
697
698         return delta;
699 }
700
701 /*
702  * The idea is to set a period in which each task runs once.
703  *
704  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
705  * this period because otherwise the slices get too small.
706  *
707  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
708  */
709 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
710 {
711         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
712                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
713         else
714                 return sysctl_sched_latency;
715 }
716
717 static bool sched_idle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq);
718
719 /*
720  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
721  * proportional to the weight.
722  *
723  * s = p*P[w/rw]
724  */
725 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
726 {
727         unsigned int nr_running = cfs_rq->nr_running;
728         struct sched_entity *init_se = se;
729         unsigned int min_gran;
730         u64 slice;
731
732         if (sched_feat(ALT_PERIOD))
733                 nr_running = rq_of(cfs_rq)->cfs.h_nr_running;
734
735         slice = __sched_period(nr_running + !se->on_rq);
736
737         for_each_sched_entity(se) {
738                 struct load_weight *load;
739                 struct load_weight lw;
740                 struct cfs_rq *qcfs_rq;
741
742                 qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
743                 load = &qcfs_rq->load;
744
745                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
746                         lw = qcfs_rq->load;
747
748                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
749                         load = &lw;
750                 }
751                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
752         }
753
754         if (sched_feat(BASE_SLICE)) {
755                 if (se_is_idle(init_se) && !sched_idle_cfs_rq(cfs_rq))
756                         min_gran = sysctl_sched_idle_min_granularity;
757                 else
758                         min_gran = sysctl_sched_min_granularity;
759
760                 slice = max_t(u64, slice, min_gran);
761         }
762
763         return slice;
764 }
765
766 /*
767  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
768  *
769  * vs = s/w
770  */
771 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
772 {
773         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
774 }
775
776 #include "pelt.h"
777 #ifdef CONFIG_SMP
778
779 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
780 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
781 static unsigned long capacity_of(int cpu);
782
783 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
784 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
785 {
786         struct sched_avg *sa = &se->avg;
787
788         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
789
790         /*
791          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
792          * they get a chance to stabilize to their real load level.
793          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
794          * nothing has been attached to the task group yet.
795          */
796         if (entity_is_task(se))
797                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
798
799         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
800 }
801
802 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
803
804 /*
805  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
806  * based on the cfs_rq's current util_avg:
807  *
808  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
809  *
810  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
811  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
812  * as when the series is a harmonic series.
813  *
814  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
815  * only 1/2 of the left utilization budget:
816  *
817  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
818  *
819  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
820  *
821  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
822  * the beginning would be like:
823  *
824  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
825  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
826  *
827  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
828  * if util_avg > util_avg_cap.
829  */
830 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
831 {
832         struct sched_entity *se = &p->se;
833         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
834         struct sched_avg *sa = &se->avg;
835         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
836         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
837
838         if (cap > 0) {
839                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
840                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
841                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
842
843                         if (sa->util_avg > cap)
844                                 sa->util_avg = cap;
845                 } else {
846                         sa->util_avg = cap;
847                 }
848         }
849
850         sa->runnable_avg = sa->util_avg;
851
852         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
853                 /*
854                  * For !fair tasks do:
855                  *
856                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
857                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
858                 switched_from_fair(rq, p);
859                  *
860                  * such that the next switched_to_fair() has the
861                  * expected state.
862                  */
863                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
864                 return;
865         }
866
867         attach_entity_cfs_rq(se);
868 }
869
870 #else /* !CONFIG_SMP */
871 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
872 {
873 }
874 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
875 {
876 }
877 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
878 {
879 }
880 #endif /* CONFIG_SMP */
881
882 /*
883  * Update the current task's runtime statistics.
884  */
885 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
886 {
887         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
888         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
889         u64 delta_exec;
890
891         if (unlikely(!curr))
892                 return;
893
894         delta_exec = now - curr->exec_start;
895         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
896                 return;
897
898         curr->exec_start = now;
899
900         if (schedstat_enabled()) {
901                 struct sched_statistics *stats;
902
903                 stats = __schedstats_from_se(curr);
904                 __schedstat_set(stats->exec_max,
905                                 max(delta_exec, stats->exec_max));
906         }
907
908         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
909         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
910
911         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
912         update_min_vruntime(cfs_rq);
913
914         if (entity_is_task(curr)) {
915                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
916
917                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
918                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
919                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
920         }
921
922         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
923 }
924
925 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
926 {
927         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
928 }
929
930 static inline void
931 update_stats_wait_start_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
932 {
933         struct sched_statistics *stats;
934         struct task_struct *p = NULL;
935
936         if (!schedstat_enabled())
937                 return;
938
939         stats = __schedstats_from_se(se);
940
941         if (entity_is_task(se))
942                 p = task_of(se);
943
944         __update_stats_wait_start(rq_of(cfs_rq), p, stats);
945 }
946
947 static inline void
948 update_stats_wait_end_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
949 {
950         struct sched_statistics *stats;
951         struct task_struct *p = NULL;
952
953         if (!schedstat_enabled())
954                 return;
955
956         stats = __schedstats_from_se(se);
957
958         /*
959          * When the sched_schedstat changes from 0 to 1, some sched se
960          * maybe already in the runqueue, the se->statistics.wait_start
961          * will be 0.So it will let the delta wrong. We need to avoid this
962          * scenario.
963          */
964         if (unlikely(!schedstat_val(stats->wait_start)))
965                 return;
966
967         if (entity_is_task(se))
968                 p = task_of(se);
969
970         __update_stats_wait_end(rq_of(cfs_rq), p, stats);
971 }
972
973 static inline void
974 update_stats_enqueue_sleeper_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
975 {
976         struct sched_statistics *stats;
977         struct task_struct *tsk = NULL;
978
979         if (!schedstat_enabled())
980                 return;
981
982         stats = __schedstats_from_se(se);
983
984         if (entity_is_task(se))
985                 tsk = task_of(se);
986
987         __update_stats_enqueue_sleeper(rq_of(cfs_rq), tsk, stats);
988 }
989
990 /*
991  * Task is being enqueued - update stats:
992  */
993 static inline void
994 update_stats_enqueue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
995 {
996         if (!schedstat_enabled())
997                 return;
998
999         /*
1000          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1001          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1002          */
1003         if (se != cfs_rq->curr)
1004                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, se);
1005
1006         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1007                 update_stats_enqueue_sleeper_fair(cfs_rq, se);
1008 }
1009
1010 static inline void
1011 update_stats_dequeue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1012 {
1013
1014         if (!schedstat_enabled())
1015                 return;
1016
1017         /*
1018          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1019          * waiting task:
1020          */
1021         if (se != cfs_rq->curr)
1022                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
1023
1024         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1025                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1026                 unsigned int state;
1027
1028                 /* XXX racy against TTWU */
1029                 state = READ_ONCE(tsk->__state);
1030                 if (state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1031                         __schedstat_set(tsk->stats.sleep_start,
1032                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1033                 if (state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1034                         __schedstat_set(tsk->stats.block_start,
1035                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1036         }
1037 }
1038
1039 /*
1040  * We are picking a new current task - update its stats:
1041  */
1042 static inline void
1043 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1044 {
1045         /*
1046          * We are starting a new run period:
1047          */
1048         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1049 }
1050
1051 /**************************************************
1052  * Scheduling class queueing methods:
1053  */
1054
1055 #ifdef CONFIG_NUMA
1056 #define NUMA_IMBALANCE_MIN 2
1057
1058 static inline long
1059 adjust_numa_imbalance(int imbalance, int dst_running, int imb_numa_nr)
1060 {
1061         /*
1062          * Allow a NUMA imbalance if busy CPUs is less than the maximum
1063          * threshold. Above this threshold, individual tasks may be contending
1064          * for both memory bandwidth and any shared HT resources.  This is an
1065          * approximation as the number of running tasks may not be related to
1066          * the number of busy CPUs due to sched_setaffinity.
1067          */
1068         if (dst_running > imb_numa_nr)
1069                 return imbalance;
1070
1071         /*
1072          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
1073          * tasks that remain local when the destination is lightly loaded.
1074          */
1075         if (imbalance <= NUMA_IMBALANCE_MIN)
1076                 return 0;
1077
1078         return imbalance;
1079 }
1080 #endif /* CONFIG_NUMA */
1081
1082 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1083 /*
1084  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1085  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1086  * numa_balancing_scan_size.
1087  */
1088 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1089 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1090
1091 /* Portion of address space to scan in MB */
1092 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1093
1094 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1095 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1096
1097 struct numa_group {
1098         refcount_t refcount;
1099
1100         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1101         int nr_tasks;
1102         pid_t gid;
1103         int active_nodes;
1104
1105         struct rcu_head rcu;
1106         unsigned long total_faults;
1107         unsigned long max_faults_cpu;
1108         /*
1109          * faults[] array is split into two regions: faults_mem and faults_cpu.
1110          *
1111          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1112          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1113          * more by CPU use than by memory faults.
1114          */
1115         unsigned long faults[];
1116 };
1117
1118 /*
1119  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1120  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1121  */
1122 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1123 {
1124         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1125                 (lockdep_is_held(__rq_lockp(task_rq(p))) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1126 }
1127
1128 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1129 {
1130         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1131 }
1132
1133 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1134 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1135
1136 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1137 {
1138         unsigned long rss = 0;
1139         unsigned long nr_scan_pages;
1140
1141         /*
1142          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1143          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1144          * on resident pages
1145          */
1146         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1147         rss = get_mm_rss(p->mm);
1148         if (!rss)
1149                 rss = nr_scan_pages;
1150
1151         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1152         return rss / nr_scan_pages;
1153 }
1154
1155 /* For sanity's sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1156 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1157
1158 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1159 {
1160         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1161         unsigned int scan, floor;
1162         unsigned int windows = 1;
1163
1164         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1165                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1166         floor = 1000 / windows;
1167
1168         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1169         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1170 }
1171
1172 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1173 {
1174         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1175         unsigned long period = smin;
1176         struct numa_group *ng;
1177
1178         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1179         rcu_read_lock();
1180         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1181         if (ng) {
1182                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1183                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1184
1185                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1186                 period *= shared + 1;
1187                 period /= private + shared + 1;
1188         }
1189         rcu_read_unlock();
1190
1191         return max(smin, period);
1192 }
1193
1194 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1195 {
1196         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1197         unsigned long smax;
1198         struct numa_group *ng;
1199
1200         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1201         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1202
1203         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1204         ng = deref_curr_numa_group(p);
1205         if (ng) {
1206                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1207                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1208                 unsigned long period = smax;
1209
1210                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1211                 period *= shared + 1;
1212                 period /= private + shared + 1;
1213
1214                 smax = max(smax, period);
1215         }
1216
1217         return max(smin, smax);
1218 }
1219
1220 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1221 {
1222         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1223         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1224 }
1225
1226 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1227 {
1228         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1229         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1230 }
1231
1232 /* Shared or private faults. */
1233 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1234
1235 /* Memory and CPU locality */
1236 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1237
1238 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1239 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1240
1241 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1242 {
1243         struct numa_group *ng;
1244         pid_t gid = 0;
1245
1246         rcu_read_lock();
1247         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1248         if (ng)
1249                 gid = ng->gid;
1250         rcu_read_unlock();
1251
1252         return gid;
1253 }
1254
1255 /*
1256  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1257  * occupy the first half of the array. The second half of the
1258  * array is for current counters, which are averaged into the
1259  * first set by task_numa_placement.
1260  */
1261 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1262 {
1263         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1264 }
1265
1266 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1267 {
1268         if (!p->numa_faults)
1269                 return 0;
1270
1271         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1272                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1273 }
1274
1275 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1276 {
1277         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1278
1279         if (!ng)
1280                 return 0;
1281
1282         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1283                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1284 }
1285
1286 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1287 {
1288         return group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 0)] +
1289                 group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 1)];
1290 }
1291
1292 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1293 {
1294         unsigned long faults = 0;
1295         int node;
1296
1297         for_each_online_node(node) {
1298                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1299         }
1300
1301         return faults;
1302 }
1303
1304 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1305 {
1306         unsigned long faults = 0;
1307         int node;
1308
1309         for_each_online_node(node) {
1310                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1311         }
1312
1313         return faults;
1314 }
1315
1316 /*
1317  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1318  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1319  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1320  */
1321 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1322
1323 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1324 {
1325         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1326 }
1327
1328 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1329 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1330                                         int lim_dist, bool task)
1331 {
1332         unsigned long score = 0;
1333         int node, max_dist;
1334
1335         /*
1336          * All nodes are directly connected, and the same distance
1337          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1338          */
1339         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1340                 return 0;
1341
1342         /* sched_max_numa_distance may be changed in parallel. */
1343         max_dist = READ_ONCE(sched_max_numa_distance);
1344         /*
1345          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1346          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1347          */
1348         for_each_online_node(node) {
1349                 unsigned long faults;
1350                 int dist = node_distance(nid, node);
1351
1352                 /*
1353                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1354                  * for placement; nid was already counted.
1355                  */
1356                 if (dist >= max_dist || node == nid)
1357                         continue;
1358
1359                 /*
1360                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1361                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1362                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1363                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1364                  * of each group. Skip other nodes.
1365                  */
1366                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE && dist >= lim_dist)
1367                         continue;
1368
1369                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1370                 if (task)
1371                         faults = task_faults(p, node);
1372                 else
1373                         faults = group_faults(p, node);
1374
1375                 /*
1376                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1377                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1378                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1379                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1380                  * The further away a node is, the less the faults count.
1381                  * This seems to result in good task placement.
1382                  */
1383                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1384                         faults *= (max_dist - dist);
1385                         faults /= (max_dist - LOCAL_DISTANCE);
1386                 }
1387
1388                 score += faults;
1389         }
1390
1391         return score;
1392 }
1393
1394 /*
1395  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1396  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1397  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1398  * evenly spread out between numa nodes.
1399  */
1400 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1401                                         int dist)
1402 {
1403         unsigned long faults, total_faults;
1404
1405         if (!p->numa_faults)
1406                 return 0;
1407
1408         total_faults = p->total_numa_faults;
1409
1410         if (!total_faults)
1411                 return 0;
1412
1413         faults = task_faults(p, nid);
1414         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1415
1416         return 1000 * faults / total_faults;
1417 }
1418
1419 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1420                                          int dist)
1421 {
1422         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1423         unsigned long faults, total_faults;
1424
1425         if (!ng)
1426                 return 0;
1427
1428         total_faults = ng->total_faults;
1429
1430         if (!total_faults)
1431                 return 0;
1432
1433         faults = group_faults(p, nid);
1434         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1435
1436         return 1000 * faults / total_faults;
1437 }
1438
1439 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1440                                 int src_nid, int dst_cpu)
1441 {
1442         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1443         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1444         int last_cpupid, this_cpupid;
1445
1446         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1447         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1448
1449         /*
1450          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1451          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1452          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1453          * executed below.
1454          */
1455         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1456             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1457                 return true;
1458
1459         /*
1460          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1461          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1462          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1463          *
1464          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1465          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1466          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1467          *
1468          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1469          * same result twice in a row, given these samples are fully
1470          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1471          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1472          *
1473          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1474          * act on an unlikely task<->page relation.
1475          */
1476         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1477                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1478                 return false;
1479
1480         /* Always allow migrate on private faults */
1481         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1482                 return true;
1483
1484         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1485         if (!ng)
1486                 return true;
1487
1488         /*
1489          * Destination node is much more heavily used than the source
1490          * node? Allow migration.
1491          */
1492         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1493                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1494                 return true;
1495
1496         /*
1497          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1498          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1499          *
1500          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1501          * --------------- * - > ---------------
1502          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1503          */
1504         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1505                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1506 }
1507
1508 /*
1509  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
1510  */
1511 enum numa_type {
1512         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
1513         node_has_spare = 0,
1514         /*
1515          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
1516          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
1517          */
1518         node_fully_busy,
1519         /*
1520          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
1521          * tasks.
1522          */
1523         node_overloaded
1524 };
1525
1526 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1527 struct numa_stats {
1528         unsigned long load;
1529         unsigned long runnable;
1530         unsigned long util;
1531         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1532         unsigned long compute_capacity;
1533         unsigned int nr_running;
1534         unsigned int weight;
1535         enum numa_type node_type;
1536         int idle_cpu;
1537 };
1538
1539 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1540 {
1541 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1542         int sibling;
1543
1544         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1545                 if (cpu == sibling)
1546                         continue;
1547
1548                 if (!idle_cpu(sibling))
1549                         return false;
1550         }
1551 #endif
1552
1553         return true;
1554 }
1555
1556 struct task_numa_env {
1557         struct task_struct *p;
1558
1559         int src_cpu, src_nid;
1560         int dst_cpu, dst_nid;
1561         int imb_numa_nr;
1562
1563         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1564
1565         int imbalance_pct;
1566         int dist;
1567
1568         struct task_struct *best_task;
1569         long best_imp;
1570         int best_cpu;
1571 };
1572
1573 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
1574 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq);
1575
1576 static inline enum
1577 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
1578                          struct numa_stats *ns)
1579 {
1580         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
1581             (((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)) ||
1582              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) < (ns->runnable * 100))))
1583                 return node_overloaded;
1584
1585         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
1586             (((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)) &&
1587              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) > (ns->runnable * 100))))
1588                 return node_has_spare;
1589
1590         return node_fully_busy;
1591 }
1592
1593 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1594 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
1595 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def);
1596 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1597 {
1598         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
1599             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu, false))
1600                 return idle_core;
1601
1602         /*
1603          * Prefer cores instead of packing HT siblings
1604          * and triggering future load balancing.
1605          */
1606         if (is_core_idle(cpu))
1607                 idle_core = cpu;
1608
1609         return idle_core;
1610 }
1611 #else
1612 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
1613 {
1614         return idle_core;
1615 }
1616 #endif
1617
1618 /*
1619  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
1620  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
1621  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
1622  * common implementation is impractical.
1623  */
1624 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
1625                               struct numa_stats *ns, int nid,
1626                               bool find_idle)
1627 {
1628         int cpu, idle_core = -1;
1629
1630         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1631         ns->idle_cpu = -1;
1632
1633         rcu_read_lock();
1634         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1635                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1636
1637                 ns->load += cpu_load(rq);
1638                 ns->runnable += cpu_runnable(rq);
1639                 ns->util += cpu_util_cfs(cpu);
1640                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
1641                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1642
1643                 if (find_idle && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
1644                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
1645                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1646                                 continue;
1647
1648                         if (ns->idle_cpu == -1)
1649                                 ns->idle_cpu = cpu;
1650
1651                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
1652                 }
1653         }
1654         rcu_read_unlock();
1655
1656         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
1657
1658         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
1659
1660         if (idle_core >= 0)
1661                 ns->idle_cpu = idle_core;
1662 }
1663
1664 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1665                              struct task_struct *p, long imp)
1666 {
1667         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1668
1669         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
1670         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
1671                 int cpu;
1672                 int start = env->dst_cpu;
1673
1674                 /* Find alternative idle CPU. */
1675                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start) {
1676                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
1677                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
1678                                 continue;
1679                         }
1680
1681                         env->dst_cpu = cpu;
1682                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1683                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1684                                 goto assign;
1685                 }
1686
1687                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
1688                 return;
1689         }
1690
1691 assign:
1692         /*
1693          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1694          * found a better CPU to move/swap.
1695          */
1696         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
1697                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1698                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1699         }
1700
1701         if (env->best_task)
1702                 put_task_struct(env->best_task);
1703         if (p)
1704                 get_task_struct(p);
1705
1706         env->best_task = p;
1707         env->best_imp = imp;
1708         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1709 }
1710
1711 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1712                                 struct task_numa_env *env)
1713 {
1714         long imb, old_imb;
1715         long orig_src_load, orig_dst_load;
1716         long src_capacity, dst_capacity;
1717
1718         /*
1719          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1720          *
1721          * src_load        dst_load
1722          * ------------ vs ---------
1723          * src_capacity    dst_capacity
1724          */
1725         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1726         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1727
1728         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1729
1730         orig_src_load = env->src_stats.load;
1731         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1732
1733         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1734
1735         /* Would this change make things worse? */
1736         return (imb > old_imb);
1737 }
1738
1739 /*
1740  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1741  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1742  * Used to deter task migration.
1743  */
1744 #define SMALLIMP        30
1745
1746 /*
1747  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1748  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1749  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1750  * be exchanged with the source task
1751  */
1752 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1753                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1754 {
1755         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
1756         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1757         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
1758         struct task_struct *cur;
1759         long src_load, dst_load;
1760         int dist = env->dist;
1761         long moveimp = imp;
1762         long load;
1763         bool stopsearch = false;
1764
1765         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1766                 return false;
1767
1768         rcu_read_lock();
1769         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
1770         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1771                 cur = NULL;
1772
1773         /*
1774          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1775          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1776          */
1777         if (cur == env->p) {
1778                 stopsearch = true;
1779                 goto unlock;
1780         }
1781
1782         if (!cur) {
1783                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1784                         goto assign;
1785                 else
1786                         goto unlock;
1787         }
1788
1789         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
1790         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
1791                 goto unlock;
1792
1793         /*
1794          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
1795          * node and the best task is.
1796          */
1797         if (env->best_task &&
1798             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1799             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1800                 goto unlock;
1801         }
1802
1803         /*
1804          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1805          * source and destination node. Calculate the total differential for
1806          * the source task and potential destination task. The more negative
1807          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1808          * be incurred if the tasks were swapped.
1809          *
1810          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1811          * in any group then look only at task weights.
1812          */
1813         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
1814         if (cur_ng == p_ng) {
1815                 /*
1816                  * Do not swap within a group or between tasks that have
1817                  * no group if there is spare capacity. Swapping does
1818                  * not address the load imbalance and helps one task at
1819                  * the cost of punishing another.
1820                  */
1821                 if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare)
1822                         goto unlock;
1823
1824                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1825                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1826                 /*
1827                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1828                  * tasks within a group over tiny differences.
1829                  */
1830                 if (cur_ng)
1831                         imp -= imp / 16;
1832         } else {
1833                 /*
1834                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1835                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1836                  */
1837                 if (cur_ng && p_ng)
1838                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1839                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1840                 else
1841                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1842                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1843         }
1844
1845         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
1846         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
1847                 imp -= imp / 16;
1848
1849         /*
1850          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
1851          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
1852          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
1853          * case, it does not matter.
1854          */
1855         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
1856                 imp += imp / 8;
1857
1858         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1859                 imp = moveimp;
1860                 cur = NULL;
1861                 goto assign;
1862         }
1863
1864         /*
1865          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
1866          * task that is not.
1867          */
1868         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
1869             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
1870                 goto assign;
1871         }
1872
1873         /*
1874          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1875          * task migration might only result in ping pong
1876          * of tasks and also hurt performance due to cache
1877          * misses.
1878          */
1879         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1880                 goto unlock;
1881
1882         /*
1883          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1884          */
1885         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1886         if (!load)
1887                 goto assign;
1888
1889         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1890         src_load = env->src_stats.load - load;
1891
1892         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1893                 goto unlock;
1894
1895 assign:
1896         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
1897         if (!cur) {
1898                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1899
1900                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
1901                 if (cpu < 0)
1902                         cpu = env->dst_cpu;
1903
1904                 /*
1905                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
1906                  * is, keep using it.
1907                  */
1908                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
1909                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
1910                         cpu = env->best_cpu;
1911                 }
1912
1913                 env->dst_cpu = cpu;
1914         }
1915
1916         task_numa_assign(env, cur, imp);
1917
1918         /*
1919          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
1920          * balance improves then stop the search. While a better swap
1921          * candidate may exist, a search is not free.
1922          */
1923         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
1924                 stopsearch = true;
1925
1926         /*
1927          * If a swap candidate must be identified and the current best task
1928          * moves its preferred node then stop the search.
1929          */
1930         if (!maymove && env->best_task &&
1931             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
1932                 stopsearch = true;
1933         }
1934 unlock:
1935         rcu_read_unlock();
1936
1937         return stopsearch;
1938 }
1939
1940 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1941                                 long taskimp, long groupimp)
1942 {
1943         bool maymove = false;
1944         int cpu;
1945
1946         /*
1947          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
1948          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
1949          */
1950         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
1951                 unsigned int imbalance;
1952                 int src_running, dst_running;
1953
1954                 /*
1955                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
1956                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
1957                  * move improves the imbalance from the perspective of the
1958                  * CPU load balancer.
1959                  * */
1960                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
1961                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
1962                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
1963                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, dst_running,
1964                                                   env->imb_numa_nr);
1965
1966                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
1967                 if (!imbalance) {
1968                         maymove = true;
1969                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
1970                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
1971                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
1972                                 return;
1973                         }
1974                 }
1975         } else {
1976                 long src_load, dst_load, load;
1977                 /*
1978                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
1979                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1980                  */
1981                 load = task_h_load(env->p);
1982                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
1983                 src_load = env->src_stats.load - load;
1984                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1985         }
1986
1987         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1988                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1989                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1990                         continue;
1991
1992                 env->dst_cpu = cpu;
1993                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
1994                         break;
1995         }
1996 }
1997
1998 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1999 {
2000         struct task_numa_env env = {
2001                 .p = p,
2002
2003                 .src_cpu = task_cpu(p),
2004                 .src_nid = task_node(p),
2005
2006                 .imbalance_pct = 112,
2007
2008                 .best_task = NULL,
2009                 .best_imp = 0,
2010                 .best_cpu = -1,
2011         };
2012         unsigned long taskweight, groupweight;
2013         struct sched_domain *sd;
2014         long taskimp, groupimp;
2015         struct numa_group *ng;
2016         struct rq *best_rq;
2017         int nid, ret, dist;
2018
2019         /*
2020          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
2021          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
2022          *
2023          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
2024          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
2025          * to satisfy here.
2026          */
2027         rcu_read_lock();
2028         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
2029         if (sd) {
2030                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
2031                 env.imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
2032         }
2033         rcu_read_unlock();
2034
2035         /*
2036          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
2037          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
2038          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
2039          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
2040          */
2041         if (unlikely(!sd)) {
2042                 sched_setnuma(p, task_node(p));
2043                 return -EINVAL;
2044         }
2045
2046         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
2047         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2048         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2049         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2050         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
2051         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
2052         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
2053         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2054
2055         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
2056         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2057
2058         /*
2059          * Look at other nodes in these cases:
2060          * - there is no space available on the preferred_nid
2061          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
2062          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
2063          *   we need to check other locations.
2064          */
2065         ng = deref_curr_numa_group(p);
2066         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
2067                 for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2068                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
2069                                 continue;
2070
2071                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2072                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
2073                                                 dist != env.dist) {
2074                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2075                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2076                         }
2077
2078                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2079                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2080                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2081                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2082                                 continue;
2083
2084                         env.dist = dist;
2085                         env.dst_nid = nid;
2086                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2087                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2088                 }
2089         }
2090
2091         /*
2092          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2093          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2094          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2095          * settle down.
2096          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2097          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2098          */
2099         if (ng) {
2100                 if (env.best_cpu == -1)
2101                         nid = env.src_nid;
2102                 else
2103                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2104
2105                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2106                         sched_setnuma(p, nid);
2107         }
2108
2109         /* No better CPU than the current one was found. */
2110         if (env.best_cpu == -1) {
2111                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2112                 return -EAGAIN;
2113         }
2114
2115         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2116         if (env.best_task == NULL) {
2117                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2118                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2119                 if (ret != 0)
2120                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2121                 return ret;
2122         }
2123
2124         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2125         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2126
2127         if (ret != 0)
2128                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2129         put_task_struct(env.best_task);
2130         return ret;
2131 }
2132
2133 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2134 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2135 {
2136         unsigned long interval = HZ;
2137
2138         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2139         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2140                 return;
2141
2142         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2143         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2144         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2145
2146         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2147         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2148                 return;
2149
2150         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2151         task_numa_migrate(p);
2152 }
2153
2154 /*
2155  * Find out how many nodes the workload is actively running on. Do this by
2156  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2157  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2158  * located.
2159  */
2160 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2161 {
2162         unsigned long faults, max_faults = 0;
2163         int nid, active_nodes = 0;
2164
2165         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2166                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2167                 if (faults > max_faults)
2168                         max_faults = faults;
2169         }
2170
2171         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2172                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2173                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2174                         active_nodes++;
2175         }
2176
2177         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2178         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2179 }
2180
2181 /*
2182  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2183  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2184  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2185  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2186  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2187  */
2188 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2189 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2190
2191 /*
2192  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2193  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2194  * the page accesses are shared with other processes.
2195  * Otherwise, decrease the scan period.
2196  */
2197 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2198                         unsigned long shared, unsigned long private)
2199 {
2200         unsigned int period_slot;
2201         int lr_ratio, ps_ratio;
2202         int diff;
2203
2204         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2205         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2206
2207         /*
2208          * If there were no record hinting faults then either the task is
2209          * completely idle or all activity is in areas that are not of interest
2210          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2211          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2212          * node is overloaded. In either case, scan slower
2213          */
2214         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2215                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2216                         p->numa_scan_period << 1);
2217
2218                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2219                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2220
2221                 return;
2222         }
2223
2224         /*
2225          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2226          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2227          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2228          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2229          */
2230         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2231         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2232         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2233
2234         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2235                 /*
2236                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2237                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2238                  */
2239                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2240                 if (!slot)
2241                         slot = 1;
2242                 diff = slot * period_slot;
2243         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2244                 /*
2245                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2246                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2247                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2248                  */
2249                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2250                 if (!slot)
2251                         slot = 1;
2252                 diff = slot * period_slot;
2253         } else {
2254                 /*
2255                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2256                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2257                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2258                  */
2259                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2260                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2261         }
2262
2263         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2264                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2265         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2266 }
2267
2268 /*
2269  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2270  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2271  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2272  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2273  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2274  */
2275 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2276 {
2277         u64 runtime, delta, now;
2278         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2279         now = p->se.exec_start;
2280         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2281
2282         if (p->last_task_numa_placement) {
2283                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2284                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2285
2286                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2287                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2288                         *period = 0;
2289         } else {
2290                 delta = p->se.avg.load_sum;
2291                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2292         }
2293
2294         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2295         p->last_task_numa_placement = now;
2296
2297         return delta;
2298 }
2299
2300 /*
2301  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2302  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2303  * otherwise workloads might not converge.
2304  */
2305 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2306 {
2307         nodemask_t nodes;
2308         int dist;
2309
2310         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2311         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2312                 return nid;
2313
2314         /*
2315          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2316          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2317          * both the node itself, and on nearby nodes.
2318          */
2319         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2320                 unsigned long score, max_score = 0;
2321                 int node, max_node = nid;
2322
2323                 dist = sched_max_numa_distance;
2324
2325                 for_each_node_state(node, N_CPU) {
2326                         score = group_weight(p, node, dist);
2327                         if (score > max_score) {
2328                                 max_score = score;
2329                                 max_node = node;
2330                         }
2331                 }
2332                 return max_node;
2333         }
2334
2335         /*
2336          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2337          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2338          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2339          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2340          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2341          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2342          * keep the complexity of the search down.
2343          */
2344         nodes = node_states[N_CPU];
2345         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2346                 unsigned long max_faults = 0;
2347                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2348                 int a, b;
2349
2350                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2351                 if (!find_numa_distance(dist))
2352                         continue;
2353
2354                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2355                         unsigned long faults = 0;
2356                         nodemask_t this_group;
2357                         nodes_clear(this_group);
2358
2359                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2360                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2361                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2362                                         faults += group_faults(p, b);
2363                                         node_set(b, this_group);
2364                                         node_clear(b, nodes);
2365                                 }
2366                         }
2367
2368                         /* Remember the top group. */
2369                         if (faults > max_faults) {
2370                                 max_faults = faults;
2371                                 max_group = this_group;
2372                                 /*
2373                                  * subtle: at the smallest distance there is
2374                                  * just one node left in each "group", the
2375                                  * winner is the preferred nid.
2376                                  */
2377                                 nid = a;
2378                         }
2379                 }
2380                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2381                 if (!max_faults)
2382                         break;
2383                 nodes = max_group;
2384         }
2385         return nid;
2386 }
2387
2388 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2389 {
2390         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2391         unsigned long max_faults = 0;
2392         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2393         unsigned long total_faults;
2394         u64 runtime, period;
2395         spinlock_t *group_lock = NULL;
2396         struct numa_group *ng;
2397
2398         /*
2399          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2400          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2401          * that the field is read in a single access:
2402          */
2403         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2404         if (p->numa_scan_seq == seq)
2405                 return;
2406         p->numa_scan_seq = seq;
2407         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2408
2409         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2410                        p->numa_faults_locality[1];
2411         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2412
2413         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2414         ng = deref_curr_numa_group(p);
2415         if (ng) {
2416                 group_lock = &ng->lock;
2417                 spin_lock_irq(group_lock);
2418         }
2419
2420         /* Find the node with the highest number of faults */
2421         for_each_online_node(nid) {
2422                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2423                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2424                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2425                 int priv;
2426
2427                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2428                         long diff, f_diff, f_weight;
2429
2430                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2431                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2432                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2433                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2434
2435                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2436                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2437                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2438                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2439
2440                         /*
2441                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2442                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2443                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2444                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2445                          * faults are less important.
2446                          */
2447                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2448                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2449                                    (total_faults + 1);
2450                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2451                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2452
2453                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2454                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2455                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2456                         p->total_numa_faults += diff;
2457                         if (ng) {
2458                                 /*
2459                                  * safe because we can only change our own group
2460                                  *
2461                                  * mem_idx represents the offset for a given
2462                                  * nid and priv in a specific region because it
2463                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2464                                  */
2465                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2466                                 ng->faults[cpu_idx] += f_diff;
2467                                 ng->total_faults += diff;
2468                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2469                         }
2470                 }
2471
2472                 if (!ng) {
2473                         if (faults > max_faults) {
2474                                 max_faults = faults;
2475                                 max_nid = nid;
2476                         }
2477                 } else if (group_faults > max_faults) {
2478                         max_faults = group_faults;
2479                         max_nid = nid;
2480                 }
2481         }
2482
2483         /* Cannot migrate task to CPU-less node */
2484         if (max_nid != NUMA_NO_NODE && !node_state(max_nid, N_CPU)) {
2485                 int near_nid = max_nid;
2486                 int distance, near_distance = INT_MAX;
2487
2488                 for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2489                         distance = node_distance(max_nid, nid);
2490                         if (distance < near_distance) {
2491                                 near_nid = nid;
2492                                 near_distance = distance;
2493                         }
2494                 }
2495                 max_nid = near_nid;
2496         }
2497
2498         if (ng) {
2499                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2500                 spin_unlock_irq(group_lock);
2501                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2502         }
2503
2504         if (max_faults) {
2505                 /* Set the new preferred node */
2506                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2507                         sched_setnuma(p, max_nid);
2508         }
2509
2510         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2511 }
2512
2513 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2514 {
2515         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2516 }
2517
2518 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2519 {
2520         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2521                 kfree_rcu(grp, rcu);
2522 }
2523
2524 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2525                         int *priv)
2526 {
2527         struct numa_group *grp, *my_grp;
2528         struct task_struct *tsk;
2529         bool join = false;
2530         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2531         int i;
2532
2533         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2534                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2535                                     NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS *
2536                                     nr_node_ids * sizeof(unsigned long);
2537
2538                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2539                 if (!grp)
2540                         return;
2541
2542                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2543                 grp->active_nodes = 1;
2544                 grp->max_faults_cpu = 0;
2545                 spin_lock_init(&grp->lock);
2546                 grp->gid = p->pid;
2547
2548                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2549                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2550
2551                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2552
2553                 grp->nr_tasks++;
2554                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2555         }
2556
2557         rcu_read_lock();
2558         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2559
2560         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2561                 goto no_join;
2562
2563         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2564         if (!grp)
2565                 goto no_join;
2566
2567         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2568         if (grp == my_grp)
2569                 goto no_join;
2570
2571         /*
2572          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2573          * the other task will join us.
2574          */
2575         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2576                 goto no_join;
2577
2578         /*
2579          * Tie-break on the grp address.
2580          */
2581         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2582                 goto no_join;
2583
2584         /* Always join threads in the same process. */
2585         if (tsk->mm == current->mm)
2586                 join = true;
2587
2588         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2589         if (flags & TNF_SHARED)
2590                 join = true;
2591
2592         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2593         *priv = !join;
2594
2595         if (join && !get_numa_group(grp))
2596                 goto no_join;
2597
2598         rcu_read_unlock();
2599
2600         if (!join)
2601                 return;
2602
2603         BUG_ON(irqs_disabled());
2604         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2605
2606         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2607                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2608                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2609         }
2610         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2611         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2612
2613         my_grp->nr_tasks--;
2614         grp->nr_tasks++;
2615
2616         spin_unlock(&my_grp->lock);
2617         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2618
2619         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2620
2621         put_numa_group(my_grp);
2622         return;
2623
2624 no_join:
2625         rcu_read_unlock();
2626         return;
2627 }
2628
2629 /*
2630  * Get rid of NUMA statistics associated with a task (either current or dead).
2631  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2632  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2633  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2634  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2635  */
2636 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2637 {
2638         /* safe: p either is current or is being freed by current */
2639         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
2640         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2641         unsigned long flags;
2642         int i;
2643
2644         if (!numa_faults)
2645                 return;
2646
2647         if (grp) {
2648                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2649                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2650                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2651                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2652
2653                 grp->nr_tasks--;
2654                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2655                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2656                 put_numa_group(grp);
2657         }
2658
2659         if (final) {
2660                 p->numa_faults = NULL;
2661                 kfree(numa_faults);
2662         } else {
2663                 p->total_numa_faults = 0;
2664                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2665                         numa_faults[i] = 0;
2666         }
2667 }
2668
2669 /*
2670  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2671  */
2672 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2673 {
2674         struct task_struct *p = current;
2675         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2676         int cpu_node = task_node(current);
2677         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2678         struct numa_group *ng;
2679         int priv;
2680
2681         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2682                 return;
2683
2684         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2685         if (!p->mm)
2686                 return;
2687
2688         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2689         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2690                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2691                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2692
2693                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2694                 if (!p->numa_faults)
2695                         return;
2696
2697                 p->total_numa_faults = 0;
2698                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2699         }
2700
2701         /*
2702          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2703          * to be private if the accessing pid has not changed
2704          */
2705         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2706                 priv = 1;
2707         } else {
2708                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2709                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2710                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2711         }
2712
2713         /*
2714          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2715          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2716          * actively using should be counted as local. This allows the
2717          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2718          */
2719         ng = deref_curr_numa_group(p);
2720         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2721                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2722                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2723                 local = 1;
2724
2725         /*
2726          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2727          * previously failed, or the scheduler moved us.
2728          */
2729         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2730                 task_numa_placement(p);
2731                 numa_migrate_preferred(p);
2732         }
2733
2734         if (migrated)
2735                 p->numa_pages_migrated += pages;
2736         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2737                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2738
2739         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2740         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2741         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2742 }
2743
2744 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2745 {
2746         /*
2747          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2748          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2749          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2750          * much of an issue though, since this is just used for
2751          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2752          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2753          */
2754         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2755         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2756 }
2757
2758 /*
2759  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2760  * Triggered from task_tick_numa().
2761  */
2762 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
2763 {
2764         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2765         struct task_struct *p = current;
2766         struct mm_struct *mm = p->mm;
2767         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2768         struct vm_area_struct *vma;
2769         unsigned long start, end;
2770         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2771         long pages, virtpages;
2772
2773         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2774
2775         work->next = work;
2776         /*
2777          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2778          *
2779          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2780          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2781          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2782          * work.
2783          */
2784         if (p->flags & PF_EXITING)
2785                 return;
2786
2787         if (!mm->numa_next_scan) {
2788                 mm->numa_next_scan = now +
2789                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2790         }
2791
2792         /*
2793          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2794          */
2795         migrate = mm->numa_next_scan;
2796         if (time_before(now, migrate))
2797                 return;
2798
2799         if (p->numa_scan_period == 0) {
2800                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2801                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2802         }
2803
2804         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2805         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2806                 return;
2807
2808         /*
2809          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2810          * the next time around.
2811          */
2812         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2813
2814         start = mm->numa_scan_offset;
2815         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2816         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2817         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2818         if (!pages)
2819                 return;
2820
2821
2822         if (!mmap_read_trylock(mm))
2823                 return;
2824         vma = find_vma(mm, start);
2825         if (!vma) {
2826                 reset_ptenuma_scan(p);
2827                 start = 0;
2828                 vma = mm->mmap;
2829         }
2830         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2831                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2832                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2833                         continue;
2834                 }
2835
2836                 /*
2837                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2838                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2839                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2840                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2841                  */
2842                 if (!vma->vm_mm ||
2843                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2844                         continue;
2845
2846                 /*
2847                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2848                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2849                  */
2850                 if (!vma_is_accessible(vma))
2851                         continue;
2852
2853                 do {
2854                         start = max(start, vma->vm_start);
2855                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2856                         end = min(end, vma->vm_end);
2857                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2858
2859                         /*
2860                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2861                          * hpages that have at least one present PTE that
2862                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2863                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2864                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2865                          * areas faster.
2866                          */
2867                         if (nr_pte_updates)
2868                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2869                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2870
2871                         start = end;
2872                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2873                                 goto out;
2874
2875                         cond_resched();
2876                 } while (end != vma->vm_end);
2877         }
2878
2879 out:
2880         /*
2881          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2882          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2883          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2884          * scanner to the start so check it now.
2885          */
2886         if (vma)
2887                 mm->numa_scan_offset = start;
2888         else
2889                 reset_ptenuma_scan(p);
2890         mmap_read_unlock(mm);
2891
2892         /*
2893          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2894          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2895          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2896          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2897          */
2898         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2899                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2900                 p->node_stamp += 32 * diff;
2901         }
2902 }
2903
2904 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
2905 {
2906         int mm_users = 0;
2907         struct mm_struct *mm = p->mm;
2908
2909         if (mm) {
2910                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
2911                 if (mm_users == 1) {
2912                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2913                         mm->numa_scan_seq = 0;
2914                 }
2915         }
2916         p->node_stamp                   = 0;
2917         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
2918         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
2919         p->numa_migrate_retry           = 0;
2920         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
2921         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
2922         p->numa_faults                  = NULL;
2923         p->numa_pages_migrated          = 0;
2924         p->total_numa_faults            = 0;
2925         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2926         p->last_task_numa_placement     = 0;
2927         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
2928
2929         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
2930
2931         /* New address space, reset the preferred nid */
2932         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
2933                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
2934                 return;
2935         }
2936
2937         /*
2938          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
2939          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
2940          */
2941         if (mm) {
2942                 unsigned int delay;
2943
2944                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
2945                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
2946                 delay += 2 * TICK_NSEC;
2947                 p->node_stamp = delay;
2948         }
2949 }
2950
2951 /*
2952  * Drive the periodic memory faults..
2953  */
2954 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2955 {
2956         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2957         u64 period, now;
2958
2959         /*
2960          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2961          */
2962         if (!curr->mm || (curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
2963                 return;
2964
2965         /*
2966          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2967          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2968          * task needs to have done some actual work before we bother with
2969          * NUMA placement.
2970          */
2971         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2972         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2973
2974         if (now > curr->node_stamp + period) {
2975                 if (!curr->node_stamp)
2976                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2977                 curr->node_stamp += period;
2978
2979                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
2980                         task_work_add(curr, work, TWA_RESUME);
2981         }
2982 }
2983
2984 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2985 {
2986         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2987         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2988
2989         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2990                 return;
2991
2992         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2993                 return;
2994
2995         if (src_nid == dst_nid)
2996                 return;
2997
2998         /*
2999          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
3000          * has completed. This is most likely due to a new task that
3001          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
3002          */
3003         if (p->numa_scan_seq) {
3004                 /*
3005                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
3006                  * node or if the task was not previously running on
3007                  * the preferred node.
3008                  */
3009                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
3010                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
3011                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
3012                         return;
3013         }
3014
3015         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
3016 }
3017
3018 #else
3019 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
3020 {
3021 }
3022
3023 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3024 {
3025 }
3026
3027 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3028 {
3029 }
3030
3031 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
3032 {
3033 }
3034
3035 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
3036
3037 static void
3038 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3039 {
3040         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3041 #ifdef CONFIG_SMP
3042         if (entity_is_task(se)) {
3043                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3044
3045                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
3046                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
3047         }
3048 #endif
3049         cfs_rq->nr_running++;
3050         if (se_is_idle(se))
3051                 cfs_rq->idle_nr_running++;
3052 }
3053
3054 static void
3055 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3056 {
3057         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3058 #ifdef CONFIG_SMP
3059         if (entity_is_task(se)) {
3060                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
3061                 list_del_init(&se->group_node);
3062         }
3063 #endif
3064         cfs_rq->nr_running--;
3065         if (se_is_idle(se))
3066                 cfs_rq->idle_nr_running--;
3067 }
3068
3069 /*
3070  * Signed add and clamp on underflow.
3071  *
3072  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3073  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3074  * values.
3075  */
3076 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3077         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3078         typeof(_val) val = (_val);                              \
3079         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3080                                                                 \
3081         res = var + val;                                        \
3082                                                                 \
3083         if (val < 0 && res > var)                               \
3084                 res = 0;                                        \
3085                                                                 \
3086         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3087 } while (0)
3088
3089 /*
3090  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3091  *
3092  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3093  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3094  * values.
3095  */
3096 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3097         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3098         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3099         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3100         res = var - val;                                        \
3101         if (res > var)                                          \
3102                 res = 0;                                        \
3103         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3104 } while (0)
3105
3106 /*
3107  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3108  *
3109  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3110  * and is thus optimized for local variable updates.
3111  */
3112 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3113         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3114         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3115 } while (0)
3116
3117 #ifdef CONFIG_SMP
3118 static inline void
3119 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3120 {
3121         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3122         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3123 }
3124
3125 static inline void
3126 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3127 {
3128         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3129         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
3130         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3131         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
3132                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3133 }
3134 #else
3135 static inline void
3136 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3137 static inline void
3138 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3139 #endif
3140
3141 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3142                             unsigned long weight)
3143 {
3144         if (se->on_rq) {
3145                 /* commit outstanding execution time */
3146                 if (cfs_rq->curr == se)
3147                         update_curr(cfs_rq);
3148                 update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3149         }
3150         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3151
3152         update_load_set(&se->load, weight);
3153
3154 #ifdef CONFIG_SMP
3155         do {
3156                 u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3157
3158                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3159         } while (0);
3160 #endif
3161
3162         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3163         if (se->on_rq)
3164                 update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3165
3166 }
3167
3168 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
3169 {
3170         struct sched_entity *se = &p->se;
3171         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3172         struct load_weight *load = &se->load;
3173         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
3174
3175         reweight_entity(cfs_rq, se, weight);
3176         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
3177 }
3178
3179 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3180
3181 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3182 #ifdef CONFIG_SMP
3183 /*
3184  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3185  * global sum we all love to hate.
3186  *
3187  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3188  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3189  *
3190  *                     tg->weight * grq->load.weight
3191  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3192  *                       \Sum grq->load.weight
3193  *
3194  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3195  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3196  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3197  *
3198  * So instead of the above, we substitute:
3199  *
3200  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3201  *
3202  * which yields the following:
3203  *
3204  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3205  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3206  *                             tg->load_avg
3207  *
3208  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3209  *
3210  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3211  *
3212  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3213  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3214  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3215  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3216  * yielding bad latency etc..
3217  *
3218  * Now, in that special case (1) reduces to:
3219  *
3220  *                     tg->weight * grq->load.weight
3221  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3222  *                         grp->load.weight
3223  *
3224  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3225  *
3226  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3227  * UP case, like:
3228  *
3229  *   ge->load.weight =
3230  *
3231  *              tg->weight * grq->load.weight
3232  *     ---------------------------------------------------         (5)
3233  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
3234  *
3235  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
3236  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
3237  *
3238  *
3239  *                     tg->weight * grq->load.weight
3240  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
3241  *                             tg_load_avg'
3242  *
3243  * Where:
3244  *
3245  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
3246  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
3247  *
3248  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3249  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3250  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3251  *
3252  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3253  *
3254  * hence icky!
3255  */
3256 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3257 {
3258         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3259         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3260
3261         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3262
3263         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3264
3265         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3266
3267         /* Ensure tg_weight >= load */
3268         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3269         tg_weight += load;
3270
3271         shares = (tg_shares * load);
3272         if (tg_weight)
3273                 shares /= tg_weight;
3274
3275         /*
3276          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3277          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3278          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3279          * the group on a CPU.
3280          *
3281          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3282          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3283          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3284          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3285          * instead of 0.
3286          */
3287         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3288 }
3289 #endif /* CONFIG_SMP */
3290
3291 /*
3292  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3293  * runqueue.
3294  */
3295 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3296 {
3297         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3298         long shares;
3299
3300         if (!gcfs_rq)
3301                 return;
3302
3303         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3304                 return;
3305
3306 #ifndef CONFIG_SMP
3307         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3308
3309         if (likely(se->load.weight == shares))
3310                 return;
3311 #else
3312         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3313 #endif
3314
3315         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
3316 }
3317
3318 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3319 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3320 {
3321 }
3322 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3323
3324 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3325 {
3326         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3327
3328         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3329                 /*
3330                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3331                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3332                  * a real problem.
3333                  *
3334                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3335                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3336                  * number include things like RT tasks.
3337                  *
3338                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3339                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3340                  *
3341                  * See cpu_util_cfs().
3342                  */
3343                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3344         }
3345 }
3346
3347 #ifdef CONFIG_SMP
3348 static inline bool load_avg_is_decayed(struct sched_avg *sa)
3349 {
3350         if (sa->load_sum)
3351                 return false;
3352
3353         if (sa->util_sum)
3354                 return false;
3355
3356         if (sa->runnable_sum)
3357                 return false;
3358
3359         /*
3360          * _avg must be null when _sum are null because _avg = _sum / divider
3361          * Make sure that rounding and/or propagation of PELT values never
3362          * break this.
3363          */
3364         SCHED_WARN_ON(sa->load_avg ||
3365                       sa->util_avg ||
3366                       sa->runnable_avg);
3367
3368         return true;
3369 }
3370
3371 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3372 {
3373         return u64_u32_load_copy(cfs_rq->avg.last_update_time,
3374                                  cfs_rq->last_update_time_copy);
3375 }
3376 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3377 /*
3378  * Because list_add_leaf_cfs_rq always places a child cfs_rq on the list
3379  * immediately before a parent cfs_rq, and cfs_rqs are removed from the list
3380  * bottom-up, we only have to test whether the cfs_rq before us on the list
3381  * is our child.
3382  * If cfs_rq is not on the list, test whether a child needs its to be added to
3383  * connect a branch to the tree  * (see list_add_leaf_cfs_rq() for details).
3384  */
3385 static inline bool child_cfs_rq_on_list(struct cfs_rq *cfs_rq)
3386 {
3387         struct cfs_rq *prev_cfs_rq;
3388         struct list_head *prev;
3389
3390         if (cfs_rq->on_list) {
3391                 prev = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
3392         } else {
3393                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3394
3395                 prev = rq->tmp_alone_branch;
3396         }
3397
3398         prev_cfs_rq = container_of(prev, struct cfs_rq, leaf_cfs_rq_list);
3399
3400         return (prev_cfs_rq->tg->parent == cfs_rq->tg);
3401 }
3402
3403 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
3404 {
3405         if (cfs_rq->load.weight)
3406                 return false;
3407
3408         if (!load_avg_is_decayed(&cfs_rq->avg))
3409                 return false;
3410
3411         if (child_cfs_rq_on_list(cfs_rq))
3412                 return false;
3413
3414         return true;
3415 }
3416
3417 /**
3418  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3419  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3420  *
3421  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3422  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3423  * considerations.
3424  *
3425  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3426  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3427  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3428  *
3429  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3430  */
3431 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3432 {
3433         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3434
3435         /*
3436          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3437          */
3438         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3439                 return;
3440
3441         if (abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3442                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3443                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3444         }
3445 }
3446
3447 /*
3448  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3449  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3450  * including the state of rq->lock, should be made.
3451  */
3452 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3453                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3454 {
3455         u64 p_last_update_time;
3456         u64 n_last_update_time;
3457
3458         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3459                 return;
3460
3461         /*
3462          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3463          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3464          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3465          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3466          * the wakee more load sounds not bad.
3467          */
3468         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3469                 return;
3470
3471         p_last_update_time = cfs_rq_last_update_time(prev);
3472         n_last_update_time = cfs_rq_last_update_time(next);
3473
3474         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3475         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3476 }
3477
3478 /*
3479  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3480  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3481  * that for each group:
3482  *
3483  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3484  *
3485  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3486  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3487  *
3488  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
3489  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
3490  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
3491  *
3492  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
3493  *
3494  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3495  *
3496  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3497  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3498  *
3499  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3500  *
3501  * And per (1) we have:
3502  *
3503  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3504  *
3505  * Which gives:
3506  *
3507  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3508  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3509  *                               grq->load.weight
3510  *
3511  * Except that is wrong!
3512  *
3513  * Because while for entities historical weight is not important and we
3514  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3515  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3516  *
3517  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3518  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3519  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3520  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3521  *
3522  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3523  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3524  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3525  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3526  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3527  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3528  *
3529  * So we'll have to approximate.. :/
3530  *
3531  * Given the constraint:
3532  *
3533  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3534  *
3535  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3536  * overlap.
3537  *
3538  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3539  *
3540  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3541  *
3542  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3543  *
3544  */
3545 static inline void
3546 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3547 {
3548         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3549         u32 new_sum, divider;
3550
3551         /* Nothing to update */
3552         if (!delta_avg)
3553                 return;
3554
3555         /*
3556          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3557          * See ___update_load_avg() for details.
3558          */
3559         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3560
3561
3562         /* Set new sched_entity's utilization */
3563         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3564         new_sum = se->avg.util_avg * divider;
3565         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.util_sum;
3566         se->avg.util_sum = new_sum;
3567
3568         /* Update parent cfs_rq utilization */
3569         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta_avg);
3570         add_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, delta_sum);
3571
3572         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3573         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
3574                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3575 }
3576
3577 static inline void
3578 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3579 {
3580         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
3581         u32 new_sum, divider;
3582
3583         /* Nothing to update */
3584         if (!delta_avg)
3585                 return;
3586
3587         /*
3588          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3589          * See ___update_load_avg() for details.
3590          */
3591         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3592
3593         /* Set new sched_entity's runnable */
3594         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
3595         new_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3596         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.runnable_sum;
3597         se->avg.runnable_sum = new_sum;
3598
3599         /* Update parent cfs_rq runnable */
3600         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta_avg);
3601         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, delta_sum);
3602         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3603         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
3604                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3605 }
3606
3607 static inline void
3608 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3609 {
3610         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3611         unsigned long load_avg;
3612         u64 load_sum = 0;
3613         s64 delta_sum;
3614         u32 divider;
3615
3616         if (!runnable_sum)
3617                 return;
3618
3619         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3620
3621         /*
3622          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3623          * See ___update_load_avg() for details.
3624          */
3625         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3626
3627         if (runnable_sum >= 0) {
3628                 /*
3629                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3630                  * the CPU is saturated running == runnable.
3631                  */
3632                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3633                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
3634         } else {
3635                 /*
3636                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3637                  * assuming all tasks are equally runnable.
3638                  */
3639                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3640                         load_sum = div_u64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3641                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3642                 }
3643
3644                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3645                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3646         }
3647
3648         /*
3649          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3650          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3651          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3652          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3653          */
3654         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3655         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3656
3657         load_sum = se_weight(se) * runnable_sum;
3658         load_avg = div_u64(load_sum, divider);
3659
3660         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3661         if (!delta_avg)
3662                 return;
3663
3664         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3665
3666         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3667         se->avg.load_avg = load_avg;
3668         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3669         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3670         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3671         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
3672                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3673 }
3674
3675 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3676 {
3677         cfs_rq->propagate = 1;
3678         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3679 }
3680
3681 /* Update task and its cfs_rq load average */
3682 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3683 {
3684         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3685
3686         if (entity_is_task(se))
3687                 return 0;
3688
3689         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3690         if (!gcfs_rq->propagate)
3691                 return 0;
3692
3693         gcfs_rq->propagate = 0;
3694
3695         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3696
3697         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3698
3699         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3700         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3701         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3702
3703         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3704         trace_pelt_se_tp(se);
3705
3706         return 1;
3707 }
3708
3709 /*
3710  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3711  * group_entity:
3712  */
3713 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3714 {
3715         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3716
3717         /*
3718          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3719          * decay it:
3720          */
3721         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3722                 return false;
3723
3724         /*
3725          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3726          * the utilization of the sched_entity:
3727          */
3728         if (gcfs_rq->propagate)
3729                 return false;
3730
3731         /*
3732          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3733          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3734          * waste of time to try to decay it:
3735          */
3736         return true;
3737 }
3738
3739 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3740
3741 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3742
3743 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3744 {
3745         return 0;
3746 }
3747
3748 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3749
3750 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3751
3752 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
3753 static inline void migrate_se_pelt_lag(struct sched_entity *se)
3754 {
3755         u64 throttled = 0, now, lut;
3756         struct cfs_rq *cfs_rq;
3757         struct rq *rq;
3758         bool is_idle;
3759
3760         if (load_avg_is_decayed(&se->avg))
3761                 return;
3762
3763         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3764         rq = rq_of(cfs_rq);
3765
3766         rcu_read_lock();
3767         is_idle = is_idle_task(rcu_dereference(rq->curr));
3768         rcu_read_unlock();
3769
3770         /*
3771          * The lag estimation comes with a cost we don't want to pay all the
3772          * time. Hence, limiting to the case where the source CPU is idle and
3773          * we know we are at the greatest risk to have an outdated clock.
3774          */
3775         if (!is_idle)
3776                 return;
3777
3778         /*
3779          * Estimated "now" is: last_update_time + cfs_idle_lag + rq_idle_lag, where:
3780          *
3781          *   last_update_time (the cfs_rq's last_update_time)
3782          *      = cfs_rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
3783          *      = rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
3784          *        - cfs->throttled_clock_pelt_time@cfs_rq_idle
3785          *
3786          *   cfs_idle_lag (delta between rq's update and cfs_rq's update)
3787          *      = rq_clock_pelt()@rq_idle - rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
3788          *
3789          *   rq_idle_lag (delta between now and rq's update)
3790          *      = sched_clock_cpu() - rq_clock()@rq_idle
3791          *
3792          * We can then write:
3793          *
3794          *    now = rq_clock_pelt()@rq_idle - cfs->throttled_clock_pelt_time +
3795          *          sched_clock_cpu() - rq_clock()@rq_idle
3796          * Where:
3797          *      rq_clock_pelt()@rq_idle is rq->clock_pelt_idle
3798          *      rq_clock()@rq_idle      is rq->clock_idle
3799          *      cfs->throttled_clock_pelt_time@cfs_rq_idle
3800          *                              is cfs_rq->throttled_pelt_idle
3801          */
3802
3803 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3804         throttled = u64_u32_load(cfs_rq->throttled_pelt_idle);
3805         /* The clock has been stopped for throttling */
3806         if (throttled == U64_MAX)
3807                 return;
3808 #endif
3809         now = u64_u32_load(rq->clock_pelt_idle);
3810         /*
3811          * Paired with _update_idle_rq_clock_pelt(). It ensures at the worst case
3812          * is observed the old clock_pelt_idle value and the new clock_idle,
3813          * which lead to an underestimation. The opposite would lead to an
3814          * overestimation.
3815          */
3816         smp_rmb();
3817         lut = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3818
3819         now -= throttled;
3820         if (now < lut)
3821                 /*
3822                  * cfs_rq->avg.last_update_time is more recent than our
3823                  * estimation, let's use it.
3824                  */
3825                 now = lut;
3826         else
3827                 now += sched_clock_cpu(cpu_of(rq)) - u64_u32_load(rq->clock_idle);
3828
3829         __update_load_avg_blocked_se(now, se);
3830 }
3831 #else
3832 static void migrate_se_pelt_lag(struct sched_entity *se) {}
3833 #endif
3834
3835 /**
3836  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3837  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3838  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3839  *
3840  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3841  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3842  * post_init_entity_util_avg().
3843  *
3844  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3845  *
3846  * Return: true if the load decayed or we removed load.
3847  *
3848  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3849  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3850  */
3851 static inline int
3852 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3853 {
3854         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
3855         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3856         int decayed = 0;
3857
3858         if (cfs_rq->removed.nr) {
3859                 unsigned long r;
3860                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3861
3862                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3863                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3864                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3865                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
3866                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3867                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3868
3869                 r = removed_load;
3870                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3871                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3872                 /* See sa->util_sum below */
3873                 sa->load_sum = max_t(u32, sa->load_sum, sa->load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3874
3875                 r = removed_util;
3876                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3877                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3878                 /*
3879                  * Because of rounding, se->util_sum might ends up being +1 more than
3880                  * cfs->util_sum. Although this is not a problem by itself, detaching
3881                  * a lot of tasks with the rounding problem between 2 updates of
3882                  * util_avg (~1ms) can make cfs->util_sum becoming null whereas
3883                  * cfs_util_avg is not.
3884                  * Check that util_sum is still above its lower bound for the new
3885                  * util_avg. Given that period_contrib might have moved since the last
3886                  * sync, we are only sure that util_sum must be above or equal to
3887                  *    util_avg * minimum possible divider
3888                  */
3889                 sa->util_sum = max_t(u32, sa->util_sum, sa->util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3890
3891                 r = removed_runnable;
3892                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
3893                 sub_positive(&sa->runnable_sum, r * divider);
3894                 /* See sa->util_sum above */
3895                 sa->runnable_sum = max_t(u32, sa->runnable_sum,
3896                                               sa->runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3897
3898                 /*
3899                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
3900                  * can use it to estimate removed_load_sum.
3901                  */
3902                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
3903                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
3904
3905                 decayed = 1;
3906         }
3907
3908         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3909         u64_u32_store_copy(sa->last_update_time,
3910                            cfs_rq->last_update_time_copy,
3911                            sa->last_update_time);
3912         return decayed;
3913 }
3914
3915 /**
3916  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3917  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3918  * @se: sched_entity to attach
3919  *
3920  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3921  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3922  */
3923 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3924 {
3925         /*
3926          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
3927          * See ___update_load_avg() for details.
3928          */
3929         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
3930
3931         /*
3932          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3933          * window because without that, really weird and wonderful things can
3934          * happen.
3935          *
3936          * XXX illustrate
3937          */
3938         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3939         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3940
3941         /*
3942          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3943          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3944          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3945          * _sum a little.
3946          */
3947         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3948
3949         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
3950
3951         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * divider;
3952         if (se_weight(se) < se->avg.load_sum)
3953                 se->avg.load_sum = div_u64(se->avg.load_sum, se_weight(se));
3954         else
3955                 se->avg.load_sum = 1;
3956
3957         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3958         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3959         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3960         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
3961         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
3962
3963         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3964
3965         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3966
3967         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3968 }
3969
3970 /**
3971  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3972  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3973  * @se: sched_entity to detach
3974  *
3975  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3976  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3977  */
3978 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3979 {
3980         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3981         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3982         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3983         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3984         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
3985                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3986
3987         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
3988         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, se->avg.runnable_sum);
3989         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3990         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
3991                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3992
3993         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3994
3995         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3996
3997         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3998 }
3999
4000 /*
4001  * Optional action to be done while updating the load average
4002  */
4003 #define UPDATE_TG       0x1
4004 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
4005 #define DO_ATTACH       0x4
4006
4007 /* Update task and its cfs_rq load average */
4008 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4009 {
4010         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
4011         int decayed;
4012
4013         /*
4014          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
4015          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
4016          */
4017         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
4018                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
4019
4020         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
4021         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
4022
4023         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
4024
4025                 /*
4026                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
4027                  * !last_update_time means we've passed through
4028                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
4029                  *
4030                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
4031                  */
4032                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
4033                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
4034
4035         } else if (decayed) {
4036                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4037
4038                 if (flags & UPDATE_TG)
4039                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
4040         }
4041 }
4042
4043 /*
4044  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
4045  * the previous rq.
4046  */
4047 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4048 {
4049         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4050         u64 last_update_time;
4051
4052         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
4053         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
4054 }
4055
4056 /*
4057  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
4058  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
4059  */
4060 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4061 {
4062         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4063         unsigned long flags;
4064
4065         /*
4066          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
4067          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
4068          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
4069          */
4070
4071         sync_entity_load_avg(se);
4072
4073         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
4074         ++cfs_rq->removed.nr;
4075         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
4076         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
4077         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
4078         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
4079 }
4080
4081 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4082 {
4083         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
4084 }
4085
4086 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4087 {
4088         return cfs_rq->avg.load_avg;
4089 }
4090
4091 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
4092
4093 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
4094 {
4095         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
4096 }
4097
4098 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
4099 {
4100         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
4101
4102         return max(ue.ewma, (ue.enqueued & ~UTIL_AVG_UNCHANGED));
4103 }
4104
4105 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
4106 {
4107         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
4108 }
4109
4110 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
4111 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
4112 {
4113         return clamp(task_util_est(p),
4114                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN),
4115                      uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX));
4116 }
4117 #else
4118 static inline unsigned long uclamp_task_util(struct task_struct *p)
4119 {
4120         return task_util_est(p);
4121 }
4122 #endif
4123
4124 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4125                                     struct task_struct *p)
4126 {
4127         unsigned int enqueued;
4128
4129         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4130                 return;
4131
4132         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4133         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
4134         enqueued += _task_util_est(p);
4135         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4136
4137         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4138 }
4139
4140 static inline void util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4141                                     struct task_struct *p)
4142 {
4143         unsigned int enqueued;
4144
4145         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4146                 return;
4147
4148         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4149         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
4150         enqueued -= min_t(unsigned int, enqueued, _task_util_est(p));
4151         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
4152
4153         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4154 }
4155
4156 #define UTIL_EST_MARGIN (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)
4157
4158 /*
4159  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
4160  * based on the observation that:
4161  *
4162  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
4163  *
4164  * NOTE: this only works when value + margin < INT_MAX.
4165  */
4166 static inline bool within_margin(int value, int margin)
4167 {
4168         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
4169 }
4170
4171 static inline void util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq,
4172                                    struct task_struct *p,
4173                                    bool task_sleep)
4174 {
4175         long last_ewma_diff, last_enqueued_diff;
4176         struct util_est ue;
4177
4178         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4179                 return;
4180
4181         /*
4182          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
4183          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
4184          */
4185         if (!task_sleep)
4186                 return;
4187
4188         /*
4189          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
4190          * skip the util_est update.
4191          */
4192         ue = p->se.avg.util_est;
4193         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
4194                 return;
4195
4196         last_enqueued_diff = ue.enqueued;
4197
4198         /*
4199          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
4200          * to smooth utilization decreases.
4201          */
4202         ue.enqueued = task_util(p);
4203         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
4204                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
4205                         ue.ewma = ue.enqueued;
4206                         goto done;
4207                 }
4208         }
4209
4210         /*
4211          * Skip update of task's estimated utilization when its members are
4212          * already ~1% close to its last activation value.
4213          */
4214         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
4215         last_enqueued_diff -= ue.enqueued;
4216         if (within_margin(last_ewma_diff, UTIL_EST_MARGIN)) {
4217                 if (!within_margin(last_enqueued_diff, UTIL_EST_MARGIN))
4218                         goto done;
4219
4220                 return;
4221         }
4222
4223         /*
4224          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
4225          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
4226          */
4227         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
4228                 return;
4229
4230         /*
4231          * Update Task's estimated utilization
4232          *
4233          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4234          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
4235          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4236          * Weighted Moving Average (EWMA):
4237          *
4238          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4239          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4240          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4241          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4242          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4243          *
4244          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4245          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4246          */
4247         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4248         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4249         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4250 done:
4251         ue.enqueued |= UTIL_AVG_UNCHANGED;
4252         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4253
4254         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
4255 }
4256
4257 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p,
4258                                      unsigned long capacity)
4259 {
4260         return fits_capacity(uclamp_task_util(p), capacity);
4261 }
4262
4263 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
4264 {
4265         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
4266                 return;
4267
4268         if (!p || p->nr_cpus_allowed == 1) {
4269                 rq->misfit_task_load = 0;
4270                 return;
4271         }
4272
4273         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
4274                 rq->misfit_task_load = 0;
4275                 return;
4276         }
4277
4278         /*
4279          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
4280          * task_h_load() returns 0.
4281          */
4282         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
4283 }
4284
4285 #else /* CONFIG_SMP */
4286
4287 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
4288 {
4289         return true;
4290 }
4291
4292 #define UPDATE_TG       0x0
4293 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4294 #define DO_ATTACH       0x0
4295
4296 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4297 {
4298         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4299 }
4300
4301 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4302
4303 static inline void
4304 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4305 static inline void
4306 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4307
4308 static inline int newidle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4309 {
4310         return 0;
4311 }
4312
4313 static inline void
4314 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4315
4316 static inline void
4317 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4318
4319 static inline void
4320 util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4321                 bool task_sleep) {}
4322 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
4323
4324 #endif /* CONFIG_SMP */
4325
4326 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4327 {
4328 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4329         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4330
4331         if (d < 0)
4332                 d = -d;
4333
4334         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4335                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4336 #endif
4337 }
4338
4339 static void
4340 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4341 {
4342         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4343
4344         /*
4345          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4346          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4347          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4348          * stays open at the end.
4349          */
4350         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4351                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4352
4353         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4354         if (!initial) {
4355                 unsigned long thresh;
4356
4357                 if (se_is_idle(se))
4358                         thresh = sysctl_sched_min_granularity;
4359                 else
4360                         thresh = sysctl_sched_latency;
4361
4362                 /*
4363                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4364                  * for a gentler effect of sleepers:
4365                  */
4366                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4367                         thresh >>= 1;
4368
4369                 vruntime -= thresh;
4370         }
4371
4372         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4373         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4374 }
4375
4376 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4377
4378 static inline bool cfs_bandwidth_used(void);
4379
4380 /*
4381  * MIGRATION
4382  *
4383  *      dequeue
4384  *        update_curr()
4385  *          update_min_vruntime()
4386  *        vruntime -= min_vruntime
4387  *
4388  *      enqueue
4389  *        update_curr()
4390  *          update_min_vruntime()
4391  *        vruntime += min_vruntime
4392  *
4393  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4394  * min_vruntime are up-to-date.
4395  *
4396  * WAKEUP (remote)
4397  *
4398  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4399  *        vruntime -= min_vruntime
4400  *
4401  *      enqueue
4402  *        update_curr()
4403  *          update_min_vruntime()
4404  *        vruntime += min_vruntime
4405  *
4406  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4407  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4408  */
4409
4410 static void
4411 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4412 {
4413         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4414         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4415
4416         /*
4417          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4418          * update_curr().
4419          */
4420         if (renorm && curr)
4421                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4422
4423         update_curr(cfs_rq);
4424
4425         /*
4426          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4427          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4428          * placed in the past could significantly boost this task to the
4429          * fairness detriment of existing tasks.
4430          */
4431         if (renorm && !curr)
4432                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4433
4434         /*
4435          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4436          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4437          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4438          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4439          *     its group cfs_rq
4440          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4441          */
4442         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4443         se_update_runnable(se);
4444         update_cfs_group(se);
4445         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4446
4447         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4448                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4449
4450         check_schedstat_required();
4451         update_stats_enqueue_fair(cfs_rq, se, flags);
4452         check_spread(cfs_rq, se);
4453         if (!curr)
4454                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4455         se->on_rq = 1;
4456
4457         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
4458                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4459                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
4460                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4461         }
4462 }
4463
4464 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4465 {
4466         for_each_sched_entity(se) {
4467                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4468                 if (cfs_rq->last != se)
4469                         break;
4470
4471                 cfs_rq->last = NULL;
4472         }
4473 }
4474
4475 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4476 {
4477         for_each_sched_entity(se) {
4478                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4479                 if (cfs_rq->next != se)
4480                         break;
4481
4482                 cfs_rq->next = NULL;
4483         }
4484 }
4485
4486 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4487 {
4488         for_each_sched_entity(se) {
4489                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4490                 if (cfs_rq->skip != se)
4491                         break;
4492
4493                 cfs_rq->skip = NULL;
4494         }
4495 }
4496
4497 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4498 {
4499         if (cfs_rq->last == se)
4500                 __clear_buddies_last(se);
4501
4502         if (cfs_rq->next == se)
4503                 __clear_buddies_next(se);
4504
4505         if (cfs_rq->skip == se)
4506                 __clear_buddies_skip(se);
4507 }
4508
4509 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4510
4511 static void
4512 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4513 {
4514         /*
4515          * Update run-time statistics of the 'current'.
4516          */
4517         update_curr(cfs_rq);
4518
4519         /*
4520          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4521          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4522          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4523          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4524          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4525          *     of its group cfs_rq.
4526          */
4527         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4528         se_update_runnable(se);
4529
4530         update_stats_dequeue_fair(cfs_rq, se, flags);
4531
4532         clear_buddies(cfs_rq, se);
4533
4534         if (se != cfs_rq->curr)
4535                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4536         se->on_rq = 0;
4537         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4538
4539         /*
4540          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4541          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4542          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4543          * can move min_vruntime forward still more.
4544          */
4545         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4546                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4547
4548         /* return excess runtime on last dequeue */
4549         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4550
4551         update_cfs_group(se);
4552
4553         /*
4554          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4555          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4556          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4557          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4558          */
4559         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4560                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4561
4562         if (cfs_rq->nr_running == 0)
4563                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
4564 }
4565
4566 /*
4567  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4568  */
4569 static void
4570 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4571 {
4572         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4573         struct sched_entity *se;
4574         s64 delta;
4575
4576         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4577         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4578         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4579                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4580                 /*
4581                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4582                  * re-elected due to buddy favours.
4583                  */
4584                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4585                 return;
4586         }
4587
4588         /*
4589          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4590          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4591          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4592          */
4593         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4594                 return;
4595
4596         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4597         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4598
4599         if (delta < 0)
4600                 return;
4601
4602         if (delta > ideal_runtime)
4603                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4604 }
4605
4606 static void
4607 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4608 {
4609         clear_buddies(cfs_rq, se);
4610
4611         /* 'current' is not kept within the tree. */
4612         if (se->on_rq) {
4613                 /*
4614                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4615                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4616                  * runqueue.
4617                  */
4618                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
4619                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4620                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4621         }
4622
4623         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4624         cfs_rq->curr = se;
4625
4626         /*
4627          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4628          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4629          * when there are only lesser-weight tasks around):
4630          */
4631         if (schedstat_enabled() &&
4632             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4633                 struct sched_statistics *stats;
4634
4635                 stats = __schedstats_from_se(se);
4636                 __schedstat_set(stats->slice_max,
4637                                 max((u64)stats->slice_max,
4638                                     se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4639         }
4640
4641         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4642 }
4643
4644 static int
4645 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4646
4647 /*
4648  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4649  * 1) keep things fair between processes/task groups
4650  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4651  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4652  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4653  */
4654 static struct sched_entity *
4655 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4656 {
4657         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4658         struct sched_entity *se;
4659
4660         /*
4661          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4662          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4663          */
4664         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4665                 left = curr;
4666
4667         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4668
4669         /*
4670          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4671          * be done without getting too unfair.
4672          */
4673         if (cfs_rq->skip && cfs_rq->skip == se) {
4674                 struct sched_entity *second;
4675
4676                 if (se == curr) {
4677                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4678                 } else {
4679                         second = __pick_next_entity(se);
4680                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4681                                 second = curr;
4682                 }
4683
4684                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4685                         se = second;
4686         }
4687
4688         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1) {
4689                 /*
4690                  * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4691                  */
4692                 se = cfs_rq->next;
4693         } else if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1) {
4694                 /*
4695                  * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4696                  */
4697                 se = cfs_rq->last;
4698         }
4699
4700         return se;
4701 }
4702
4703 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4704
4705 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4706 {
4707         /*
4708          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4709          * was not called and update_curr() has to be done:
4710          */
4711         if (prev->on_rq)
4712                 update_curr(cfs_rq);
4713
4714         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4715         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4716
4717         check_spread(cfs_rq, prev);
4718
4719         if (prev->on_rq) {
4720                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, prev);
4721                 /* Put 'current' back into the tree. */
4722                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4723                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4724                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4725         }
4726         cfs_rq->curr = NULL;
4727 }
4728
4729 static void
4730 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4731 {
4732         /*
4733          * Update run-time statistics of the 'current'.
4734          */
4735         update_curr(cfs_rq);
4736
4737         /*
4738          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4739          */
4740         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4741         update_cfs_group(curr);
4742
4743 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4744         /*
4745          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4746          * validating it and just reschedule.
4747          */
4748         if (queued) {
4749                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4750                 return;
4751         }
4752         /*
4753          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4754          */
4755         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4756                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4757                 return;
4758 #endif
4759
4760         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4761                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4762 }
4763
4764
4765 /**************************************************
4766  * CFS bandwidth control machinery
4767  */
4768
4769 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4770
4771 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4772 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4773
4774 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4775 {
4776         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4777 }
4778
4779 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4780 {
4781         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4782 }
4783
4784 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4785 {
4786         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4787 }
4788 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4789 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4790 {
4791         return true;
4792 }
4793
4794 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4795 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4796 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4797
4798 /*
4799  * default period for cfs group bandwidth.
4800  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4801  */
4802 static inline u64 default_cfs_period(void)
4803 {
4804         return 100000000ULL;
4805 }
4806
4807 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4808 {
4809         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4810 }
4811
4812 /*
4813  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
4814  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
4815  * around rq->lock.
4816  *
4817  * requires cfs_b->lock
4818  */
4819 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4820 {
4821         s64 runtime;
4822
4823         if (unlikely(cfs_b->quota == RUNTIME_INF))
4824                 return;
4825
4826         cfs_b->runtime += cfs_b->quota;
4827         runtime = cfs_b->runtime_snap - cfs_b->runtime;
4828         if (runtime > 0) {
4829                 cfs_b->burst_time += runtime;
4830                 cfs_b->nr_burst++;
4831         }
4832
4833         cfs_b->runtime = min(cfs_b->runtime, cfs_b->quota + cfs_b->burst);
4834         cfs_b->runtime_snap = cfs_b->runtime;
4835 }
4836
4837 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4838 {
4839         return &tg->cfs_bandwidth;
4840 }
4841
4842 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4843 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4844                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
4845 {
4846         u64 min_amount, amount = 0;
4847
4848         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4849
4850         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4851         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
4852
4853         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4854                 amount = min_amount;
4855         else {
4856                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4857
4858                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4859                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4860                         cfs_b->runtime -= amount;
4861                         cfs_b->idle = 0;
4862                 }
4863         }
4864
4865         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4866
4867         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4868 }
4869
4870 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4871 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4872 {
4873         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4874         int ret;
4875
4876         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4877         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
4878         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4879
4880         return ret;
4881 }
4882
4883 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4884 {
4885         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4886         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4887
4888         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4889                 return;
4890
4891         if (cfs_rq->throttled)
4892                 return;
4893         /*
4894          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4895          * hierarchy can be throttled
4896          */
4897         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4898                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4899 }
4900
4901 static __always_inline
4902 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4903 {
4904         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4905                 return;
4906
4907         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4908 }
4909
4910 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4911 {
4912         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4913 }
4914
4915 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4916 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4917 {
4918         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4919 }
4920
4921 /*
4922  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4923  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4924  * load-balance operations.
4925  */
4926 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4927                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4928 {
4929         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4930
4931         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4932         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4933
4934         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4935                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4936 }
4937
4938 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4939 {
4940         struct rq *rq = data;
4941         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4942
4943         cfs_rq->throttle_count--;
4944         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4945                 cfs_rq->throttled_clock_pelt_time += rq_clock_pelt(rq) -
4946                                              cfs_rq->throttled_clock_pelt;
4947
4948                 /* Add cfs_rq with load or one or more already running entities to the list */
4949                 if (!cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
4950                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4951         }
4952
4953         return 0;
4954 }
4955
4956 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4957 {
4958         struct rq *rq = data;
4959         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4960
4961         /* group is entering throttled state, stop time */
4962         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4963                 cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(rq);
4964                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4965         }
4966         cfs_rq->throttle_count++;
4967
4968         return 0;
4969 }
4970
4971 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4972 {
4973         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4974         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4975         struct sched_entity *se;
4976         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
4977
4978         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4979         /* This will start the period timer if necessary */
4980         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
4981                 /*
4982                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
4983                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
4984                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
4985                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
4986                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
4987                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
4988                  */
4989                 dequeue = 0;
4990         } else {
4991                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
4992                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4993         }
4994         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4995
4996         if (!dequeue)
4997                 return false;  /* Throttle no longer required. */
4998
4999         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
5000
5001         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
5002         rcu_read_lock();
5003         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
5004         rcu_read_unlock();
5005
5006         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5007         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
5008         for_each_sched_entity(se) {
5009                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5010                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5011                 if (!se->on_rq)
5012                         goto done;
5013
5014                 dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
5015
5016                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5017                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5018
5019                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
5020                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
5021
5022                 if (qcfs_rq->load.weight) {
5023                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5024                         se = parent_entity(se);
5025                         break;
5026                 }
5027         }
5028
5029         for_each_sched_entity(se) {
5030                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5031                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5032                 if (!se->on_rq)
5033                         goto done;
5034
5035                 update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
5036                 se_update_runnable(se);
5037
5038                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5039                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5040
5041                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
5042                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
5043         }
5044
5045         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5046         sub_nr_running(rq, task_delta);
5047
5048 done:
5049         /*
5050          * Note: distribution will already see us throttled via the
5051          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
5052          */
5053         cfs_rq->throttled = 1;
5054         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
5055         return true;
5056 }
5057
5058 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5059 {
5060         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5061         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5062         struct sched_entity *se;
5063         long task_delta, idle_task_delta;
5064
5065         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5066
5067         cfs_rq->throttled = 0;
5068
5069         update_rq_clock(rq);
5070
5071         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5072         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
5073         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
5074         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5075
5076         /* update hierarchical throttle state */
5077         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
5078
5079         if (!cfs_rq->load.weight) {
5080                 if (!cfs_rq->on_list)
5081                         return;
5082                 /*
5083                  * Nothing to run but something to decay (on_list)?
5084                  * Complete the branch.
5085                  */
5086                 for_each_sched_entity(se) {
5087                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se)))
5088                                 break;
5089                 }
5090                 goto unthrottle_throttle;
5091         }
5092
5093         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5094         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
5095         for_each_sched_entity(se) {
5096                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5097
5098                 if (se->on_rq)
5099                         break;
5100                 enqueue_entity(qcfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
5101
5102                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5103                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5104
5105                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5106                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5107
5108                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5109                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5110                         goto unthrottle_throttle;
5111         }
5112
5113         for_each_sched_entity(se) {
5114                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5115
5116                 update_load_avg(qcfs_rq, se, UPDATE_TG);
5117                 se_update_runnable(se);
5118
5119                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5120                         idle_task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
5121
5122                 qcfs_rq->h_nr_running += task_delta;
5123                 qcfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
5124
5125                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5126                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
5127                         goto unthrottle_throttle;
5128         }
5129
5130         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5131         add_nr_running(rq, task_delta);
5132
5133 unthrottle_throttle:
5134         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5135
5136         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
5137         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
5138                 resched_curr(rq);
5139 }
5140
5141 static void distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5142 {
5143         struct cfs_rq *cfs_rq;
5144         u64 runtime, remaining = 1;
5145
5146         rcu_read_lock();
5147         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
5148                                 throttled_list) {
5149                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5150                 struct rq_flags rf;
5151
5152                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
5153                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5154                         goto next;
5155
5156                 /* By the above check, this should never be true */
5157                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
5158
5159                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5160                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
5161                 if (runtime > cfs_b->runtime)
5162                         runtime = cfs_b->runtime;
5163                 cfs_b->runtime -= runtime;
5164                 remaining = cfs_b->runtime;
5165                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5166
5167                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
5168
5169                 /* we check whether we're throttled above */
5170                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
5171                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5172
5173 next:
5174                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
5175
5176                 if (!remaining)
5177                         break;
5178         }
5179         rcu_read_unlock();
5180 }
5181
5182 /*
5183  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
5184  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
5185  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
5186  * used to track this state.
5187  */
5188 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
5189 {
5190         int throttled;
5191
5192         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
5193         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5194                 goto out_deactivate;
5195
5196         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5197         cfs_b->nr_periods += overrun;
5198
5199         /* Refill extra burst quota even if cfs_b->idle */
5200         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
5201
5202         /*
5203          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
5204          * we're going inactive then everything else can be deferred
5205          */
5206         if (cfs_b->idle && !throttled)
5207                 goto out_deactivate;
5208
5209         if (!throttled) {
5210                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
5211                 cfs_b->idle = 1;
5212                 return 0;
5213         }
5214
5215         /* account preceding periods in which throttling occurred */
5216         cfs_b->nr_throttled += overrun;
5217
5218         /*
5219          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
5220          */
5221         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
5222                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5223                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
5224                 distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5225                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5226
5227                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5228         }
5229
5230         /*
5231          * While we are ensured activity in the period following an
5232          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
5233          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
5234          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
5235          */
5236         cfs_b->idle = 0;
5237
5238         return 0;
5239
5240 out_deactivate:
5241         return 1;
5242 }
5243
5244 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
5245 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
5246 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
5247 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
5248 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
5249 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
5250
5251 /*
5252  * Are we near the end of the current quota period?
5253  *
5254  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
5255  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
5256  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
5257  */
5258 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
5259 {
5260         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
5261         s64 remaining;
5262
5263         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
5264         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
5265                 return 1;
5266
5267         /* is a quota refresh about to occur? */
5268         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
5269         if (remaining < (s64)min_expire)
5270                 return 1;
5271
5272         return 0;
5273 }
5274
5275 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5276 {
5277         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
5278
5279         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
5280         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
5281                 return;
5282
5283         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
5284         if (cfs_b->slack_started)
5285                 return;
5286         cfs_b->slack_started = true;
5287
5288         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
5289                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
5290                         HRTIMER_MODE_REL);
5291 }
5292
5293 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
5294 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5295 {
5296         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5297         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
5298
5299         if (slack_runtime <= 0)
5300                 return;
5301
5302         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5303         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
5304                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5305
5306                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5307                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5308                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5309                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5310         }
5311         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5312
5313         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5314         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5315 }
5316
5317 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5318 {
5319         if (!cfs_bandwidth_used())
5320                 return;
5321
5322         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5323                 return;
5324
5325         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5326 }
5327
5328 /*
5329  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5330  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5331  */
5332 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5333 {
5334         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5335         unsigned long flags;
5336
5337         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5338         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5339         cfs_b->slack_started = false;
5340
5341         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5342                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5343                 return;
5344         }
5345
5346         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5347                 runtime = cfs_b->runtime;
5348
5349         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5350
5351         if (!runtime)
5352                 return;
5353
5354         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
5355 }
5356
5357 /*
5358  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5359  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5360  * runtime as update_curr() throttling can not trigger until it's on-rq.
5361  */
5362 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5363 {
5364         if (!cfs_bandwidth_used())
5365                 return;
5366
5367         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5368         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5369                 return;
5370
5371         /* ensure the group is not already throttled */
5372         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5373                 return;
5374
5375         /* update runtime allocation */
5376         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5377         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5378                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5379 }
5380
5381 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5382 {
5383         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5384
5385         if (!cfs_bandwidth_used())
5386                 return;
5387
5388         if (!tg->parent)
5389                 return;
5390
5391         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5392         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5393
5394         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5395         cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(cpu_rq(cpu));
5396 }
5397
5398 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5399 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5400 {
5401         if (!cfs_bandwidth_used())
5402                 return false;
5403
5404         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5405                 return false;
5406
5407         /*
5408          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5409          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5410          */
5411         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5412                 return true;
5413
5414         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5415 }
5416
5417 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5418 {
5419         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5420                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5421
5422         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5423
5424         return HRTIMER_NORESTART;
5425 }
5426
5427 extern const u64 max_cfs_quota_period;
5428
5429 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5430 {
5431         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5432                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5433         unsigned long flags;
5434         int overrun;
5435         int idle = 0;
5436         int count = 0;
5437
5438         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
5439         for (;;) {
5440                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5441                 if (!overrun)
5442                         break;
5443
5444                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
5445
5446                 if (++count > 3) {
5447                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
5448
5449                         /*
5450                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
5451                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
5452                          * to fail.
5453                          */
5454                         new = old * 2;
5455                         if (new < max_cfs_quota_period) {
5456                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
5457                                 cfs_b->quota *= 2;
5458                                 cfs_b->burst *= 2;
5459
5460                                 pr_warn_ratelimited(
5461         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5462                                         smp_processor_id(),
5463                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
5464                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5465                         } else {
5466                                 pr_warn_ratelimited(
5467         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
5468                                         smp_processor_id(),
5469                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
5470                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
5471                         }
5472
5473                         /* reset count so we don't come right back in here */
5474                         count = 0;
5475                 }
5476         }
5477         if (idle)
5478                 cfs_b->period_active = 0;
5479         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
5480
5481         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5482 }
5483
5484 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5485 {
5486         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5487         cfs_b->runtime = 0;
5488         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5489         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5490         cfs_b->burst = 0;
5491
5492         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5493         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5494         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5495         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5496         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5497         cfs_b->slack_started = false;
5498 }
5499
5500 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5501 {
5502         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5503         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5504 }
5505
5506 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5507 {
5508         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5509
5510         if (cfs_b->period_active)
5511                 return;
5512
5513         cfs_b->period_active = 1;
5514         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5515         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5516 }
5517
5518 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5519 {
5520         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5521         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5522                 return;
5523
5524         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5525         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5526 }
5527
5528 /*
5529  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5530  *
5531  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5532  * bits doesn't do much.
5533  */
5534
5535 /* cpu online callback */
5536 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5537 {
5538         struct task_group *tg;
5539
5540         lockdep_assert_rq_held(rq);
5541
5542         rcu_read_lock();
5543         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5544                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5545                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5546
5547                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5548                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5549                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5550         }
5551         rcu_read_unlock();
5552 }
5553
5554 /* cpu offline callback */
5555 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5556 {
5557         struct task_group *tg;
5558
5559         lockdep_assert_rq_held(rq);
5560
5561         rcu_read_lock();
5562         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5563                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5564
5565                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5566                         continue;
5567
5568                 /*
5569                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5570                  * there's some valid quota amount
5571                  */
5572                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5573                 /*
5574                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5575                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5576                  */
5577                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5578
5579                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5580                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5581         }
5582         rcu_read_unlock();
5583 }
5584
5585 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5586
5587 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5588 {
5589         return false;
5590 }
5591
5592 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5593 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5594 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5595 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5596 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5597
5598 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5599 {
5600         return 0;
5601 }
5602
5603 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5604 {
5605         return 0;
5606 }
5607
5608 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5609                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5610 {
5611         return 0;
5612 }
5613
5614 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5615
5616 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5617 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5618 #endif
5619
5620 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5621 {
5622         return NULL;
5623 }
5624 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5625 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5626 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5627
5628 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5629
5630 /**************************************************
5631  * CFS operations on tasks:
5632  */
5633
5634 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5635 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5636 {
5637         struct sched_entity *se = &p->se;
5638         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5639
5640         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5641
5642         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5643                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5644                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5645                 s64 delta = slice - ran;
5646
5647                 if (delta < 0) {
5648                         if (task_current(rq, p))
5649                                 resched_curr(rq);
5650                         return;
5651                 }
5652                 hrtick_start(rq, delta);
5653         }
5654 }
5655
5656 /*
5657  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5658  * current task is from our class and nr_running is low enough
5659  * to matter.
5660  */
5661 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5662 {
5663         struct task_struct *curr = rq->curr;
5664
5665         if (!hrtick_enabled_fair(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5666                 return;
5667
5668         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5669                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5670 }
5671 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5672 static inline void
5673 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5674 {
5675 }
5676
5677 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5678 {
5679 }
5680 #endif
5681
5682 #ifdef CONFIG_SMP
5683 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5684 {
5685         return !fits_capacity(cpu_util_cfs(cpu), capacity_of(cpu));
5686 }
5687
5688 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5689 {
5690         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
5691                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5692                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
5693         }
5694 }
5695 #else
5696 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5697 #endif
5698
5699 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
5700 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
5701 {
5702         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
5703                         rq->nr_running);
5704 }
5705
5706 /*
5707  * Returns true if cfs_rq only has SCHED_IDLE entities enqueued. Note the use
5708  * of idle_nr_running, which does not consider idle descendants of normal
5709  * entities.
5710  */
5711 static bool sched_idle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5712 {
5713         return cfs_rq->nr_running &&
5714                 cfs_rq->nr_running == cfs_rq->idle_nr_running;
5715 }
5716
5717 #ifdef CONFIG_SMP
5718 static int sched_idle_cpu(int cpu)
5719 {
5720         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
5721 }
5722 #endif
5723
5724 /*
5725  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5726  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5727  * then put the task into the rbtree:
5728  */
5729 static void
5730 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5731 {
5732         struct cfs_rq *cfs_rq;
5733         struct sched_entity *se = &p->se;
5734         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5735         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
5736
5737         /*
5738          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5739          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5740          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5741          * estimated utilization, before we update schedutil.
5742          */
5743         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5744
5745         /*
5746          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5747          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5748          * passed.
5749          */
5750         if (p->in_iowait)
5751                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5752
5753         for_each_sched_entity(se) {
5754                 if (se->on_rq)
5755                         break;
5756                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5757                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5758
5759                 cfs_rq->h_nr_running++;
5760                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5761
5762                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5763                         idle_h_nr_running = 1;
5764
5765                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5766                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5767                         goto enqueue_throttle;
5768
5769                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5770         }
5771
5772         for_each_sched_entity(se) {
5773                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5774
5775                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5776                 se_update_runnable(se);
5777                 update_cfs_group(se);
5778
5779                 cfs_rq->h_nr_running++;
5780                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5781
5782                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5783                         idle_h_nr_running = 1;
5784
5785                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5786                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5787                         goto enqueue_throttle;
5788         }
5789
5790         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5791         add_nr_running(rq, 1);
5792
5793         /*
5794          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5795          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5796          * ability to cross the overutilized threshold, which will
5797          * result in the load balancer ruining all the task placement
5798          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5799          * for the first enqueue operation of new tasks during the
5800          * overutilized flag detection.
5801          *
5802          * A better way of solving this problem would be to wait for
5803          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5804          * into account, but that is not straightforward to implement,
5805          * and the following generally works well enough in practice.
5806          */
5807         if (!task_new)
5808                 update_overutilized_status(rq);
5809
5810 enqueue_throttle:
5811         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5812
5813         hrtick_update(rq);
5814 }
5815
5816 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5817
5818 /*
5819  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5820  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5821  * update the fair scheduling stats:
5822  */
5823 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5824 {
5825         struct cfs_rq *cfs_rq;
5826         struct sched_entity *se = &p->se;
5827         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5828         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5829         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
5830
5831         util_est_dequeue(&rq->cfs, p);
5832
5833         for_each_sched_entity(se) {
5834                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5835                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5836
5837                 cfs_rq->h_nr_running--;
5838                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5839
5840                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5841                         idle_h_nr_running = 1;
5842
5843                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5844                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5845                         goto dequeue_throttle;
5846
5847                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5848                 if (cfs_rq->load.weight) {
5849                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5850                         se = parent_entity(se);
5851                         /*
5852                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5853                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5854                          */
5855                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5856                                 set_next_buddy(se);
5857                         break;
5858                 }
5859                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5860         }
5861
5862         for_each_sched_entity(se) {
5863                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5864
5865                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5866                 se_update_runnable(se);
5867                 update_cfs_group(se);
5868
5869                 cfs_rq->h_nr_running--;
5870                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5871
5872                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
5873                         idle_h_nr_running = 1;
5874
5875                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
5876                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5877                         goto dequeue_throttle;
5878
5879         }
5880
5881         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5882         sub_nr_running(rq, 1);
5883
5884         /* balance early to pull high priority tasks */
5885         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
5886                 rq->next_balance = jiffies;
5887
5888 dequeue_throttle:
5889         util_est_update(&rq->cfs, p, task_sleep);
5890         hrtick_update(rq);
5891 }
5892
5893 #ifdef CONFIG_SMP
5894
5895 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5896 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5897 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_rq_mask);
5898
5899 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5900
5901 static struct {
5902         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5903         atomic_t nr_cpus;
5904         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5905         int needs_update;               /* Newly idle CPUs need their next_balance collated */
5906         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5907         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5908 } nohz ____cacheline_aligned;
5909
5910 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5911
5912 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
5913 {
5914         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
5915 }
5916
5917 /*
5918  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
5919  * @cpu: the CPU which load is requested
5920  * @p: the task which load should be discounted
5921  *
5922  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
5923  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
5924  * CPU.
5925  *
5926  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
5927  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
5928  * load.
5929  */
5930 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5931 {
5932         struct cfs_rq *cfs_rq;
5933         unsigned int load;
5934
5935         /* Task has no contribution or is new */
5936         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5937                 return cpu_load(rq);
5938
5939         cfs_rq = &rq->cfs;
5940         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
5941
5942         /* Discount task's util from CPU's util */
5943         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
5944
5945         return load;
5946 }
5947
5948 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
5949 {
5950         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
5951 }
5952
5953 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5954 {
5955         struct cfs_rq *cfs_rq;
5956         unsigned int runnable;
5957
5958         /* Task has no contribution or is new */
5959         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5960                 return cpu_runnable(rq);
5961
5962         cfs_rq = &rq->cfs;
5963         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
5964
5965         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
5966         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
5967
5968         return runnable;
5969 }
5970
5971 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5972 {
5973         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5974 }
5975
5976 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5977 {
5978         /*
5979          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5980          * jiffy will not have built up many flips.
5981          */
5982         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5983                 current->wakee_flips >>= 1;
5984                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5985         }
5986
5987         if (current->last_wakee != p) {
5988                 current->last_wakee = p;
5989                 current->wakee_flips++;
5990         }
5991 }
5992
5993 /*
5994  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5995  *
5996  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5997  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5998  *
5999  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
6000  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
6001  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
6002  *
6003  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
6004  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
6005  *
6006  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
6007  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
6008  * socket size.
6009  */
6010 static int wake_wide(struct task_struct *p)
6011 {
6012         unsigned int master = current->wakee_flips;
6013         unsigned int slave = p->wakee_flips;
6014         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
6015
6016         if (master < slave)
6017                 swap(master, slave);
6018         if (slave < factor || master < slave * factor)
6019                 return 0;
6020         return 1;
6021 }
6022
6023 /*
6024  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
6025  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
6026  * CPU.
6027  *
6028  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
6029  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
6030  *
6031  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
6032  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
6033  *                        for the overloaded case.
6034  */
6035 static int
6036 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6037 {
6038         /*
6039          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
6040          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
6041          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
6042          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
6043          *
6044          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
6045          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
6046          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
6047          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
6048          * on one CPU.
6049          */
6050         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
6051                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
6052
6053         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
6054                 return this_cpu;
6055
6056         if (available_idle_cpu(prev_cpu))
6057                 return prev_cpu;
6058
6059         return nr_cpumask_bits;
6060 }
6061
6062 static int
6063 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6064                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6065 {
6066         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
6067         unsigned long task_load;
6068
6069         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
6070
6071         if (sync) {
6072                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
6073
6074                 if (current_load > this_eff_load)
6075                         return this_cpu;
6076
6077                 this_eff_load -= current_load;
6078         }
6079
6080         task_load = task_h_load(p);
6081
6082         this_eff_load += task_load;
6083         if (sched_feat(WA_BIAS))
6084                 this_eff_load *= 100;
6085         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
6086
6087         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
6088         prev_eff_load -= task_load;
6089         if (sched_feat(WA_BIAS))
6090                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
6091         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
6092
6093         /*
6094          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
6095          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
6096          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
6097          * idle.
6098          */
6099         if (sync)
6100                 prev_eff_load += 1;
6101
6102         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
6103 }
6104
6105 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6106                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
6107 {
6108         int target = nr_cpumask_bits;
6109
6110         if (sched_feat(WA_IDLE))
6111                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
6112
6113         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
6114                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
6115
6116         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine_attempts);
6117         if (target == nr_cpumask_bits)
6118                 return prev_cpu;
6119
6120         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
6121         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine);
6122         return target;
6123 }
6124
6125 static struct sched_group *
6126 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
6127
6128 /*
6129  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
6130  */
6131 static int
6132 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
6133 {
6134         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
6135         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
6136         u64 latest_idle_timestamp = 0;
6137         int least_loaded_cpu = this_cpu;
6138         int shallowest_idle_cpu = -1;
6139         int i;
6140
6141         /* Check if we have any choice: */
6142         if (group->group_weight == 1)
6143                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
6144
6145         /* Traverse only the allowed CPUs */
6146         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
6147                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6148
6149                 if (!sched_core_cookie_match(rq, p))
6150                         continue;
6151
6152                 if (sched_idle_cpu(i))
6153                         return i;
6154
6155                 if (available_idle_cpu(i)) {
6156                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
6157                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
6158                                 /*
6159                                  * We give priority to a CPU whose idle state
6160                                  * has the smallest exit latency irrespective
6161                                  * of any idle timestamp.
6162                                  */
6163                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
6164                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6165                                 shallowest_idle_cpu = i;
6166                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
6167                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
6168                                 /*
6169                                  * If equal or no active idle state, then
6170                                  * the most recently idled CPU might have
6171                                  * a warmer cache.
6172                                  */
6173                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6174                                 shallowest_idle_cpu = i;
6175                         }
6176                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
6177                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
6178                         if (load < min_load) {
6179                                 min_load = load;
6180                                 least_loaded_cpu = i;
6181                         }
6182                 }
6183         }
6184
6185         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
6186 }
6187
6188 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6189                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
6190 {
6191         int new_cpu = cpu;
6192
6193         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
6194                 return prev_cpu;
6195
6196         /*
6197          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
6198          * prev_cpu's last_update_time.
6199          */
6200         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
6201                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6202
6203         while (sd) {
6204                 struct sched_group *group;
6205                 struct sched_domain *tmp;
6206                 int weight;
6207
6208                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6209                         sd = sd->child;
6210                         continue;
6211                 }
6212
6213                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu);
6214                 if (!group) {
6215                         sd = sd->child;
6216                         continue;
6217                 }
6218
6219                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6220                 if (new_cpu == cpu) {
6221                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6222                         sd = sd->child;
6223                         continue;
6224                 }
6225
6226                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6227                 cpu = new_cpu;
6228                 weight = sd->span_weight;
6229                 sd = NULL;
6230                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6231                         if (weight <= tmp->span_weight)
6232                                 break;
6233                         if (tmp->flags & sd_flag)
6234                                 sd = tmp;
6235                 }
6236         }
6237
6238         return new_cpu;
6239 }
6240
6241 static inline int __select_idle_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
6242 {
6243         if ((available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu)) &&
6244             sched_cpu_cookie_match(cpu_rq(cpu), p))
6245                 return cpu;
6246
6247         return -1;
6248 }
6249
6250 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6251 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
6252 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
6253
6254 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6255 {
6256         struct sched_domain_shared *sds;
6257
6258         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6259         if (sds)
6260                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6261 }
6262
6263 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6264 {
6265         struct sched_domain_shared *sds;
6266
6267         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6268         if (sds)
6269                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6270
6271         return def;
6272 }
6273
6274 /*
6275  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6276  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6277  *
6278  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6279  * state should be fairly cheap.
6280  */
6281 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6282 {
6283         int core = cpu_of(rq);
6284         int cpu;
6285
6286         rcu_read_lock();
6287         if (test_idle_cores(core, true))
6288                 goto unlock;
6289
6290         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6291                 if (cpu == core)
6292                         continue;
6293
6294                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6295                         goto unlock;
6296         }
6297
6298         set_idle_cores(core, 1);
6299 unlock:
6300         rcu_read_unlock();
6301 }
6302
6303 /*
6304  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6305  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6306  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6307  */
6308 static int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6309 {
6310         bool idle = true;
6311         int cpu;
6312
6313         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6314                 return __select_idle_cpu(core, p);
6315
6316         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6317                 if (!available_idle_cpu(cpu)) {
6318                         idle = false;
6319                         if (*idle_cpu == -1) {
6320                                 if (sched_idle_cpu(cpu) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
6321                                         *idle_cpu = cpu;
6322                                         break;
6323                                 }
6324                                 continue;
6325                         }
6326                         break;
6327                 }
6328                 if (*idle_cpu == -1 && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6329                         *idle_cpu = cpu;
6330         }
6331
6332         if (idle)
6333                 return core;
6334
6335         cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
6336         return -1;
6337 }
6338
6339 /*
6340  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6341  */
6342 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6343 {
6344         int cpu;
6345
6346         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6347                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr) ||
6348                     !cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
6349                         continue;
6350                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
6351                         return cpu;
6352         }
6353
6354         return -1;
6355 }
6356
6357 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6358
6359 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6360 {
6361 }
6362
6363 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6364 {
6365         return def;
6366 }
6367
6368 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
6369 {
6370         return __select_idle_cpu(core, p);
6371 }
6372
6373 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6374 {
6375         return -1;
6376 }
6377
6378 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6379
6380 /*
6381  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6382  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6383  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6384  */
6385 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, bool has_idle_core, int target)
6386 {
6387         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
6388         int i, cpu, idle_cpu = -1, nr = INT_MAX;
6389         struct sched_domain_shared *sd_share;
6390         struct rq *this_rq = this_rq();
6391         int this = smp_processor_id();
6392         struct sched_domain *this_sd;
6393         u64 time = 0;
6394
6395         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6396         if (!this_sd)
6397                 return -1;
6398
6399         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6400
6401         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6402                 u64 avg_cost, avg_idle, span_avg;
6403                 unsigned long now = jiffies;
6404
6405                 /*
6406                  * If we're busy, the assumption that the last idle period
6407                  * predicts the future is flawed; age away the remaining
6408                  * predicted idle time.
6409                  */
6410                 if (unlikely(this_rq->wake_stamp < now)) {
6411                         while (this_rq->wake_stamp < now && this_rq->wake_avg_idle) {
6412                                 this_rq->wake_stamp++;
6413                                 this_rq->wake_avg_idle >>= 1;
6414                         }
6415                 }
6416
6417                 avg_idle = this_rq->wake_avg_idle;
6418                 avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6419
6420                 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6421                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6422                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6423                 else
6424                         nr = 4;
6425
6426                 time = cpu_clock(this);
6427         }
6428
6429         if (sched_feat(SIS_UTIL)) {
6430                 sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, target));
6431                 if (sd_share) {
6432                         /* because !--nr is the condition to stop scan */
6433                         nr = READ_ONCE(sd_share->nr_idle_scan) + 1;
6434                         /* overloaded LLC is unlikely to have idle cpu/core */
6435                         if (nr == 1)
6436                                 return -1;
6437                 }
6438         }
6439
6440         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target + 1) {
6441                 if (has_idle_core) {
6442                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
6443                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6444                                 return i;
6445
6446                 } else {
6447                         if (!--nr)
6448                                 return -1;
6449                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
6450                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
6451                                 break;
6452                 }
6453         }
6454
6455         if (has_idle_core)
6456                 set_idle_cores(target, false);
6457
6458         if (sched_feat(SIS_PROP) && !has_idle_core) {
6459                 time = cpu_clock(this) - time;
6460
6461                 /*
6462                  * Account for the scan cost of wakeups against the average
6463                  * idle time.
6464                  */
6465                 this_rq->wake_avg_idle -= min(this_rq->wake_avg_idle, time);
6466
6467                 update_avg(&this_sd->avg_scan_cost, time);
6468         }
6469
6470         return idle_cpu;
6471 }
6472
6473 /*
6474  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
6475  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
6476  * maximize capacity.
6477  */
6478 static int
6479 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6480 {
6481         unsigned long task_util, best_cap = 0;
6482         int cpu, best_cpu = -1;
6483         struct cpumask *cpus;
6484
6485         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
6486         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
6487
6488         task_util = uclamp_task_util(p);
6489
6490         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6491                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
6492
6493                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
6494                         continue;
6495                 if (fits_capacity(task_util, cpu_cap))
6496                         return cpu;
6497
6498                 if (cpu_cap > best_cap) {
6499                         best_cap = cpu_cap;
6500                         best_cpu = cpu;
6501                 }
6502         }
6503
6504         return best_cpu;
6505 }
6506
6507 static inline bool asym_fits_capacity(unsigned long task_util, int cpu)
6508 {
6509         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
6510                 return fits_capacity(task_util, capacity_of(cpu));
6511
6512         return true;
6513 }
6514
6515 /*
6516  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6517  */
6518 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6519 {
6520         bool has_idle_core = false;
6521         struct sched_domain *sd;
6522         unsigned long task_util;
6523         int i, recent_used_cpu;
6524
6525         /*
6526          * On asymmetric system, update task utilization because we will check
6527          * that the task fits with cpu's capacity.
6528          */
6529         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6530                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6531                 task_util = uclamp_task_util(p);
6532         }
6533
6534         /*
6535          * per-cpu select_rq_mask usage
6536          */
6537         lockdep_assert_irqs_disabled();
6538
6539         if ((available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target)) &&
6540             asym_fits_capacity(task_util, target))
6541                 return target;
6542
6543         /*
6544          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6545          */
6546         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
6547             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)) &&
6548             asym_fits_capacity(task_util, prev))
6549                 return prev;
6550
6551         /*
6552          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
6553          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
6554          * The assumption is that the wakee queued work for the
6555          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
6556          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
6557          * pattern is IO completions.
6558          */
6559         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
6560             in_task() &&
6561             prev == smp_processor_id() &&
6562             this_rq()->nr_running <= 1 &&
6563             asym_fits_capacity(task_util, prev)) {
6564                 return prev;
6565         }
6566
6567         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6568         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6569         p->recent_used_cpu = prev;
6570         if (recent_used_cpu != prev &&
6571             recent_used_cpu != target &&
6572             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6573             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
6574             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr) &&
6575             asym_fits_capacity(task_util, recent_used_cpu)) {
6576                 return recent_used_cpu;
6577         }
6578
6579         /*
6580          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
6581          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
6582          */
6583         if (static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity)) {
6584                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
6585                 /*
6586                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
6587                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
6588                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
6589                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
6590                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
6591                  * capacity path.
6592                  */
6593                 if (sd) {
6594                         i = select_idle_capacity(p, sd, target);
6595                         return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
6596                 }
6597         }
6598
6599         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6600         if (!sd)
6601                 return target;
6602
6603         if (sched_smt_active()) {
6604                 has_idle_core = test_idle_cores(target, false);
6605
6606                 if (!has_idle_core && cpus_share_cache(prev, target)) {
6607                         i = select_idle_smt(p, sd, prev);
6608                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
6609                                 return i;
6610                 }
6611         }
6612
6613         i = select_idle_cpu(p, sd, has_idle_core, target);
6614         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6615                 return i;
6616
6617         return target;
6618 }
6619
6620 /*
6621  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was removed from @cpu
6622  * (@dst_cpu = -1) or migrated to @dst_cpu.
6623  */
6624 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6625 {
6626         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6627         unsigned long util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6628
6629         /*
6630          * If @dst_cpu is -1 or @p migrates from @cpu to @dst_cpu remove its
6631          * contribution. If @p migrates from another CPU to @cpu add its
6632          * contribution. In all the other cases @cpu is not impacted by the
6633          * migration so its util_avg is already correct.
6634          */
6635         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6636                 lsub_positive(&util, task_util(p));
6637         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6638                 util += task_util(p);
6639
6640         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6641                 unsigned long util_est;
6642
6643                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6644
6645                 /*
6646                  * During wake-up @p isn't enqueued yet and doesn't contribute
6647                  * to any cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_est.enqueued.
6648                  * If @dst_cpu == @cpu add it to "simulate" cpu_util after @p
6649                  * has been enqueued.
6650                  *
6651                  * During exec (@dst_cpu = -1) @p is enqueued and does
6652                  * contribute to cpu_rq(cpu)->cfs.util_est.enqueued.
6653                  * Remove it to "simulate" cpu_util without @p's contribution.
6654                  *
6655                  * Despite the task_on_rq_queued(@p) check there is still a
6656                  * small window for a possible race when an exec
6657                  * select_task_rq_fair() races with LB's detach_task().
6658                  *
6659                  *   detach_task()
6660                  *     deactivate_task()
6661                  *       p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6662                  *       -------------------------------- A
6663                  *       dequeue_task()                    \
6664                  *         dequeue_task_fair()              + Race Time
6665                  *           util_est_dequeue()            /
6666                  *       -------------------------------- B
6667                  *
6668                  * The additional check "current == p" is required to further
6669                  * reduce the race window.
6670                  */
6671                 if (dst_cpu == cpu)
6672                         util_est += _task_util_est(p);
6673                 else if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6674                         lsub_positive(&util_est, _task_util_est(p));
6675
6676                 util = max(util, util_est);
6677         }
6678
6679         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6680 }
6681
6682 /*
6683  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6684  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6685  * @p: the task which utilization should be discounted
6686  *
6687  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6688  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6689  * execution on that CPU.
6690  *
6691  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6692  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6693  * contributing to the CPU utilization.
6694  */
6695 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6696 {
6697         /* Task has no contribution or is new */
6698         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6699                 return cpu_util_cfs(cpu);
6700
6701         return cpu_util_next(cpu, p, -1);
6702 }
6703
6704 /*
6705  * energy_env - Utilization landscape for energy estimation.
6706  * @task_busy_time: Utilization contribution by the task for which we test the
6707  *                  placement. Given by eenv_task_busy_time().
6708  * @pd_busy_time:   Utilization of the whole perf domain without the task
6709  *                  contribution. Given by eenv_pd_busy_time().
6710  * @cpu_cap:        Maximum CPU capacity for the perf domain.
6711  * @pd_cap:         Entire perf domain capacity. (pd->nr_cpus * cpu_cap).
6712  */
6713 struct energy_env {
6714         unsigned long task_busy_time;
6715         unsigned long pd_busy_time;
6716         unsigned long cpu_cap;
6717         unsigned long pd_cap;
6718 };
6719
6720 /*
6721  * Compute the task busy time for compute_energy(). This time cannot be
6722  * injected directly into effective_cpu_util() because of the IRQ scaling.
6723  * The latter only makes sense with the most recent CPUs where the task has
6724  * run.
6725  */
6726 static inline void eenv_task_busy_time(struct energy_env *eenv,
6727                                        struct task_struct *p, int prev_cpu)
6728 {
6729         unsigned long busy_time, max_cap = arch_scale_cpu_capacity(prev_cpu);
6730         unsigned long irq = cpu_util_irq(cpu_rq(prev_cpu));
6731
6732         if (unlikely(irq >= max_cap))
6733                 busy_time = max_cap;
6734         else
6735                 busy_time = scale_irq_capacity(task_util_est(p), irq, max_cap);
6736
6737         eenv->task_busy_time = busy_time;
6738 }
6739
6740 /*
6741  * Compute the perf_domain (PD) busy time for compute_energy(). Based on the
6742  * utilization for each @pd_cpus, it however doesn't take into account
6743  * clamping since the ratio (utilization / cpu_capacity) is already enough to
6744  * scale the EM reported power consumption at the (eventually clamped)
6745  * cpu_capacity.
6746  *
6747  * The contribution of the task @p for which we want to estimate the
6748  * energy cost is removed (by cpu_util_next()) and must be calculated
6749  * separately (see eenv_task_busy_time). This ensures:
6750  *
6751  *   - A stable PD utilization, no matter which CPU of that PD we want to place
6752  *     the task on.
6753  *
6754  *   - A fair comparison between CPUs as the task contribution (task_util())
6755  *     will always be the same no matter which CPU utilization we rely on
6756  *     (util_avg or util_est).
6757  *
6758  * Set @eenv busy time for the PD that spans @pd_cpus. This busy time can't
6759  * exceed @eenv->pd_cap.
6760  */
6761 static inline void eenv_pd_busy_time(struct energy_env *eenv,
6762                                      struct cpumask *pd_cpus,
6763                                      struct task_struct *p)
6764 {
6765         unsigned long busy_time = 0;
6766         int cpu;
6767
6768         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
6769                 unsigned long util = cpu_util_next(cpu, p, -1);
6770
6771                 busy_time += effective_cpu_util(cpu, util, ENERGY_UTIL, NULL);
6772         }
6773
6774         eenv->pd_busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time);
6775 }
6776
6777 /*
6778  * Compute the maximum utilization for compute_energy() when the task @p
6779  * is placed on the cpu @dst_cpu.
6780  *
6781  * Returns the maximum utilization among @eenv->cpus. This utilization can't
6782  * exceed @eenv->cpu_cap.
6783  */
6784 static inline unsigned long
6785 eenv_pd_max_util(struct energy_env *eenv, struct cpumask *pd_cpus,
6786                  struct task_struct *p, int dst_cpu)
6787 {
6788         unsigned long max_util = 0;
6789         int cpu;
6790
6791         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
6792                 struct task_struct *tsk = (cpu == dst_cpu) ? p : NULL;
6793                 unsigned long util = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6794                 unsigned long cpu_util;
6795
6796                 /*
6797                  * Performance domain frequency: utilization clamping
6798                  * must be considered since it affects the selection
6799                  * of the performance domain frequency.
6800                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
6801                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
6802                  */
6803                 cpu_util = effective_cpu_util(cpu, util, FREQUENCY_UTIL, tsk);
6804                 max_util = max(max_util, cpu_util);
6805         }
6806
6807         return min(max_util, eenv->cpu_cap);
6808 }
6809
6810 /*
6811  * compute_energy(): Use the Energy Model to estimate the energy that @pd would
6812  * consume for a given utilization landscape @eenv. When @dst_cpu < 0, the task
6813  * contribution is ignored.
6814  */
6815 static inline unsigned long
6816 compute_energy(struct energy_env *eenv, struct perf_domain *pd,
6817                struct cpumask *pd_cpus, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6818 {
6819         unsigned long max_util = eenv_pd_max_util(eenv, pd_cpus, p, dst_cpu);
6820         unsigned long busy_time = eenv->pd_busy_time;
6821
6822         if (dst_cpu >= 0)
6823                 busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time + eenv->task_busy_time);
6824
6825         return em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, busy_time, eenv->cpu_cap);
6826 }
6827
6828 /*
6829  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6830  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6831  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6832  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6833  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6834  *
6835  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6836  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6837  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6838  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6839  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6840  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6841  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6842  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6843  * the best candidates of the performance domain.
6844  *
6845  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6846  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6847  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6848  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6849  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6850  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6851  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6852  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6853  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6854  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6855  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6856  *
6857  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6858  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6859  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6860  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6861  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6862  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6863  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6864  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6865  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6866  */
6867 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6868 {
6869         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
6870         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
6871         struct root_domain *rd = this_rq()->rd;
6872         int cpu, best_energy_cpu, target = -1;
6873         struct sched_domain *sd;
6874         struct perf_domain *pd;
6875         struct energy_env eenv;
6876
6877         rcu_read_lock();
6878         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6879         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6880                 goto unlock;
6881
6882         /*
6883          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6884          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6885          */
6886         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6887         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6888                 sd = sd->parent;
6889         if (!sd)
6890                 goto unlock;
6891
6892         target = prev_cpu;
6893
6894         sync_entity_load_avg(&p->se);
6895         if (!task_util_est(p))
6896                 goto unlock;
6897
6898         eenv_task_busy_time(&eenv, p, prev_cpu);
6899
6900         for (; pd; pd = pd->next) {
6901                 unsigned long cpu_cap, cpu_thermal_cap, util;
6902                 unsigned long cur_delta, max_spare_cap = 0;
6903                 bool compute_prev_delta = false;
6904                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6905                 unsigned long base_energy;
6906
6907                 cpumask_and(cpus, perf_domain_span(pd), cpu_online_mask);
6908
6909                 if (cpumask_empty(cpus))
6910                         continue;
6911
6912                 /* Account thermal pressure for the energy estimation */
6913                 cpu = cpumask_first(cpus);
6914                 cpu_thermal_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
6915                 cpu_thermal_cap -= arch_scale_thermal_pressure(cpu);
6916
6917                 eenv.cpu_cap = cpu_thermal_cap;
6918                 eenv.pd_cap = 0;
6919
6920                 for_each_cpu(cpu, cpus) {
6921                         eenv.pd_cap += cpu_thermal_cap;
6922
6923                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
6924                                 continue;
6925
6926                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6927                                 continue;
6928
6929                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6930                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6931
6932                         /*
6933                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
6934                          * IOW, placing the task there would make the CPU
6935                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
6936                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
6937                          * aligned with sched_cpu_util().
6938                          */
6939                         util = uclamp_rq_util_with(cpu_rq(cpu), util, p);
6940                         if (!fits_capacity(util, cpu_cap))
6941                                 continue;
6942
6943                         lsub_positive(&cpu_cap, util);
6944
6945                         if (cpu == prev_cpu) {
6946                                 /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6947                                 compute_prev_delta = true;
6948                         } else if (cpu_cap > max_spare_cap) {
6949                                 /*
6950                                  * Find the CPU with the maximum spare capacity
6951                                  * in the performance domain.
6952                                  */
6953                                 max_spare_cap = cpu_cap;
6954                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6955                         }
6956                 }
6957
6958                 if (max_spare_cap_cpu < 0 && !compute_prev_delta)
6959                         continue;
6960
6961                 eenv_pd_busy_time(&eenv, cpus, p);
6962                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
6963                 base_energy = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p, -1);
6964
6965                 /* Evaluate the energy impact of using prev_cpu. */
6966                 if (compute_prev_delta) {
6967                         prev_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
6968                                                     prev_cpu);
6969                         /* CPU utilization has changed */
6970                         if (prev_delta < base_energy)
6971                                 goto unlock;
6972                         prev_delta -= base_energy;
6973                         best_delta = min(best_delta, prev_delta);
6974                 }
6975
6976                 /* Evaluate the energy impact of using max_spare_cap_cpu. */
6977                 if (max_spare_cap_cpu >= 0) {
6978                         cur_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
6979                                                    max_spare_cap_cpu);
6980                         /* CPU utilization has changed */
6981                         if (cur_delta < base_energy)
6982                                 goto unlock;
6983                         cur_delta -= base_energy;
6984                         if (cur_delta < best_delta) {
6985                                 best_delta = cur_delta;
6986                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6987                         }
6988                 }
6989         }
6990         rcu_read_unlock();
6991
6992         if (best_delta < prev_delta)
6993                 target = best_energy_cpu;
6994
6995         return target;
6996
6997 unlock:
6998         rcu_read_unlock();
6999
7000         return target;
7001 }
7002
7003 /*
7004  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
7005  * that have the relevant SD flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
7006  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
7007  *
7008  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
7009  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
7010  *
7011  * Returns the target CPU number.
7012  */
7013 static int
7014 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int wake_flags)
7015 {
7016         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
7017         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
7018         int cpu = smp_processor_id();
7019         int new_cpu = prev_cpu;
7020         int want_affine = 0;
7021         /* SD_flags and WF_flags share the first nibble */
7022         int sd_flag = wake_flags & 0xF;
7023
7024         /*
7025          * required for stable ->cpus_allowed
7026          */
7027         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
7028         if (wake_flags & WF_TTWU) {
7029                 record_wakee(p);
7030
7031                 if (sched_energy_enabled()) {
7032                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
7033                         if (new_cpu >= 0)
7034                                 return new_cpu;
7035                         new_cpu = prev_cpu;
7036                 }
7037
7038                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
7039         }
7040
7041         rcu_read_lock();
7042         for_each_domain(cpu, tmp) {
7043                 /*
7044                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
7045                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
7046                  */
7047                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
7048                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
7049                         if (cpu != prev_cpu)
7050                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
7051
7052                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
7053                         break;
7054                 }
7055
7056                 /*
7057                  * Usually only true for WF_EXEC and WF_FORK, as sched_domains
7058                  * usually do not have SD_BALANCE_WAKE set. That means wakeup
7059                  * will usually go to the fast path.
7060                  */
7061                 if (tmp->flags & sd_flag)
7062                         sd = tmp;
7063                 else if (!want_affine)
7064                         break;
7065         }
7066
7067         if (unlikely(sd)) {
7068                 /* Slow path */
7069                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
7070         } else if (wake_flags & WF_TTWU) { /* XXX always ? */
7071                 /* Fast path */
7072                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
7073         }
7074         rcu_read_unlock();
7075
7076         return new_cpu;
7077 }
7078
7079 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
7080
7081 /*
7082  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
7083  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
7084  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
7085  */
7086 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
7087 {
7088         struct sched_entity *se = &p->se;
7089
7090         /*
7091          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
7092          * deal with this by subtracting the old and adding the new
7093          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
7094          * the task on the new runqueue.
7095          */
7096         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING) {
7097                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7098
7099                 se->vruntime -= u64_u32_load(cfs_rq->min_vruntime);
7100         }
7101
7102         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
7103                 /*
7104                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
7105                  * rq->lock and can modify state directly.
7106                  */
7107                 lockdep_assert_rq_held(task_rq(p));
7108                 detach_entity_cfs_rq(se);
7109
7110         } else {
7111                 remove_entity_load_avg(se);
7112
7113                 /*
7114                  * Here, the task's PELT values have been updated according to
7115                  * the current rq's clock. But if that clock hasn't been
7116                  * updated in a while, a substantial idle time will be missed,
7117                  * leading to an inflation after wake-up on the new rq.
7118                  *
7119                  * Estimate the missing time from the cfs_rq last_update_time
7120                  * and update sched_avg to improve the PELT continuity after
7121                  * migration.
7122                  */
7123                 migrate_se_pelt_lag(se);
7124         }
7125
7126         /* Tell new CPU we are migrated */
7127         se->avg.last_update_time = 0;
7128
7129         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
7130         se->exec_start = 0;
7131
7132         update_scan_period(p, new_cpu);
7133 }
7134
7135 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
7136 {
7137         remove_entity_load_avg(&p->se);
7138 }
7139
7140 static int
7141 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7142 {
7143         if (rq->nr_running)
7144                 return 1;
7145
7146         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
7147 }
7148 #endif /* CONFIG_SMP */
7149
7150 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
7151 {
7152         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
7153
7154         /*
7155          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
7156          * to virtual-time in his units.
7157          *
7158          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
7159          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
7160          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
7161          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
7162          * be smaller, again penalizing the lighter task.
7163          *
7164          * This is especially important for buddies when the leftmost
7165          * task is higher priority than the buddy.
7166          */
7167         return calc_delta_fair(gran, se);
7168 }
7169
7170 /*
7171  * Should 'se' preempt 'curr'.
7172  *
7173  *             |s1
7174  *        |s2
7175  *   |s3
7176  *         g
7177  *      |<--->|c
7178  *
7179  *  w(c, s1) = -1
7180  *  w(c, s2) =  0
7181  *  w(c, s3) =  1
7182  *
7183  */
7184 static int
7185 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
7186 {
7187         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
7188
7189         if (vdiff <= 0)
7190                 return -1;
7191
7192         gran = wakeup_gran(se);
7193         if (vdiff > gran)
7194                 return 1;
7195
7196         return 0;
7197 }
7198
7199 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
7200 {
7201         for_each_sched_entity(se) {
7202                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7203                         return;
7204                 if (se_is_idle(se))
7205                         return;
7206                 cfs_rq_of(se)->last = se;
7207         }
7208 }
7209
7210 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
7211 {
7212         for_each_sched_entity(se) {
7213                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
7214                         return;
7215                 if (se_is_idle(se))
7216                         return;
7217                 cfs_rq_of(se)->next = se;
7218         }
7219 }
7220
7221 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
7222 {
7223         for_each_sched_entity(se)
7224                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
7225 }
7226
7227 /*
7228  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
7229  */
7230 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
7231 {
7232         struct task_struct *curr = rq->curr;
7233         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
7234         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7235         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
7236         int next_buddy_marked = 0;
7237         int cse_is_idle, pse_is_idle;
7238
7239         if (unlikely(se == pse))
7240                 return;
7241
7242         /*
7243          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
7244          * unconditionally check_preempt_curr() after an enqueue (which may have
7245          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
7246          * next-buddy nomination below.
7247          */
7248         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
7249                 return;
7250
7251         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
7252                 set_next_buddy(pse);
7253                 next_buddy_marked = 1;
7254         }
7255
7256         /*
7257          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
7258          * wake up path.
7259          *
7260          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
7261          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
7262          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
7263          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
7264          * below.
7265          */
7266         if (test_tsk_need_resched(curr))
7267                 return;
7268
7269         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
7270         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
7271             likely(!task_has_idle_policy(p)))
7272                 goto preempt;
7273
7274         /*
7275          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
7276          * is driven by the tick):
7277          */
7278         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
7279                 return;
7280
7281         find_matching_se(&se, &pse);
7282         BUG_ON(!pse);
7283
7284         cse_is_idle = se_is_idle(se);
7285         pse_is_idle = se_is_idle(pse);
7286
7287         /*
7288          * Preempt an idle group in favor of a non-idle group (and don't preempt
7289          * in the inverse case).
7290          */
7291         if (cse_is_idle && !pse_is_idle)
7292                 goto preempt;
7293         if (cse_is_idle != pse_is_idle)
7294                 return;
7295
7296         update_curr(cfs_rq_of(se));
7297         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
7298                 /*
7299                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
7300                  * triggering this preemption.
7301                  */
7302                 if (!next_buddy_marked)
7303                         set_next_buddy(pse);
7304                 goto preempt;
7305         }
7306
7307         return;
7308
7309 preempt:
7310         resched_curr(rq);
7311         /*
7312          * Only set the backward buddy when the current task is still
7313          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
7314          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
7315          * point, either of which can * drop the rq lock.
7316          *
7317          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
7318          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
7319          */
7320         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
7321                 return;
7322
7323         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
7324                 set_last_buddy(se);
7325 }
7326
7327 #ifdef CONFIG_SMP
7328 static struct task_struct *pick_task_fair(struct rq *rq)
7329 {
7330         struct sched_entity *se;
7331         struct cfs_rq *cfs_rq;
7332
7333 again:
7334         cfs_rq = &rq->cfs;
7335         if (!cfs_rq->nr_running)
7336                 return NULL;
7337
7338         do {
7339                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7340
7341                 /* When we pick for a remote RQ, we'll not have done put_prev_entity() */
7342                 if (curr) {
7343                         if (curr->on_rq)
7344                                 update_curr(cfs_rq);
7345                         else
7346                                 curr = NULL;
7347
7348                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
7349                                 goto again;
7350                 }
7351
7352                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7353                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7354         } while (cfs_rq);
7355
7356         return task_of(se);
7357 }
7358 #endif
7359
7360 struct task_struct *
7361 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
7362 {
7363         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7364         struct sched_entity *se;
7365         struct task_struct *p;
7366         int new_tasks;
7367
7368 again:
7369         if (!sched_fair_runnable(rq))
7370                 goto idle;
7371
7372 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7373         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
7374                 goto simple;
7375
7376         /*
7377          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
7378          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
7379          *
7380          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
7381          * hierarchy, only change the part that actually changes.
7382          */
7383
7384         do {
7385                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7386
7387                 /*
7388                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
7389                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
7390                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
7391                  * forget we've ever seen it.
7392                  */
7393                 if (curr) {
7394                         if (curr->on_rq)
7395                                 update_curr(cfs_rq);
7396                         else
7397                                 curr = NULL;
7398
7399                         /*
7400                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
7401                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
7402                          * Therefore the nr_running test will indeed
7403                          * be correct.
7404                          */
7405                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
7406                                 cfs_rq = &rq->cfs;
7407
7408                                 if (!cfs_rq->nr_running)
7409                                         goto idle;
7410
7411                                 goto simple;
7412                         }
7413                 }
7414
7415                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7416                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7417         } while (cfs_rq);
7418
7419         p = task_of(se);
7420
7421         /*
7422          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7423          * is a different task than we started out with, try and touch the
7424          * least amount of cfs_rqs.
7425          */
7426         if (prev != p) {
7427                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7428
7429                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7430                         int se_depth = se->depth;
7431                         int pse_depth = pse->depth;
7432
7433                         if (se_depth <= pse_depth) {
7434                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7435                                 pse = parent_entity(pse);
7436                         }
7437                         if (se_depth >= pse_depth) {
7438                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7439                                 se = parent_entity(se);
7440                         }
7441                 }
7442
7443                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7444                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7445         }
7446
7447         goto done;
7448 simple:
7449 #endif
7450         if (prev)
7451                 put_prev_task(rq, prev);
7452
7453         do {
7454                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7455                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7456                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7457         } while (cfs_rq);
7458
7459         p = task_of(se);
7460
7461 done: __maybe_unused;
7462 #ifdef CONFIG_SMP
7463         /*
7464          * Move the next running task to the front of
7465          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7466          * one.
7467          */
7468         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7469 #endif
7470
7471         if (hrtick_enabled_fair(rq))
7472                 hrtick_start_fair(rq, p);
7473
7474         update_misfit_status(p, rq);
7475
7476         return p;
7477
7478 idle:
7479         if (!rf)
7480                 return NULL;
7481
7482         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
7483
7484         /*
7485          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7486          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7487          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7488          */
7489         if (new_tasks < 0)
7490                 return RETRY_TASK;
7491
7492         if (new_tasks > 0)
7493                 goto again;
7494
7495         /*
7496          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7497          * lost_idle_time of clock_pelt
7498          */
7499         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7500
7501         return NULL;
7502 }
7503
7504 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
7505 {
7506         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
7507 }
7508
7509 /*
7510  * Account for a descheduled task:
7511  */
7512 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7513 {
7514         struct sched_entity *se = &prev->se;
7515         struct cfs_rq *cfs_rq;
7516
7517         for_each_sched_entity(se) {
7518                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7519                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7520         }
7521 }
7522
7523 /*
7524  * sched_yield() is very simple
7525  *
7526  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7527  */
7528 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7529 {
7530         struct task_struct *curr = rq->curr;
7531         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7532         struct sched_entity *se = &curr->se;
7533
7534         /*
7535          * Are we the only task in the tree?
7536          */
7537         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7538                 return;
7539
7540         clear_buddies(cfs_rq, se);
7541
7542         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7543                 update_rq_clock(rq);
7544                 /*
7545                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7546                  */
7547                 update_curr(cfs_rq);
7548                 /*
7549                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7550                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7551                  * and double the fastpath cost.
7552                  */
7553                 rq_clock_skip_update(rq);
7554         }
7555
7556         set_skip_buddy(se);
7557 }
7558
7559 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7560 {
7561         struct sched_entity *se = &p->se;
7562
7563         /* throttled hierarchies are not runnable */
7564         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7565                 return false;
7566
7567         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7568         set_next_buddy(se);
7569
7570         yield_task_fair(rq);
7571
7572         return true;
7573 }
7574
7575 #ifdef CONFIG_SMP
7576 /**************************************************
7577  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7578  *
7579  * BASICS
7580  *
7581  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7582  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7583  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7584  *
7585  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7586  *
7587  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7588  * W_i,0 is defined as:
7589  *
7590  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7591  *
7592  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7593  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7594  *
7595  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7596  * weight:
7597  *
7598  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7599  *
7600  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7601  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7602  * can also include other factors [XXX].
7603  *
7604  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7605  * directly from (1):
7606  *
7607  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7608  *
7609  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7610  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7611  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7612  *
7613  * [XXX expand on:
7614  *     - infeasible weights;
7615  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7616  *
7617  *
7618  * SCHED DOMAINS
7619  *
7620  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7621  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7622  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7623  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7624  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7625  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7626  * the groups.
7627  *
7628  * This yields:
7629  *
7630  *     log_2 n     1     n
7631  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7632  *     i = 0      2^i   2^i
7633  *                               `- size of each group
7634  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7635  *         |         `- freq
7636  *         `- sum over all levels
7637  *
7638  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7639  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7640  *
7641  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7642  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7643  *
7644  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7645  *
7646  *             log_2 n
7647  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7648  *             k = 0
7649  *
7650  * And you'll find that:
7651  *
7652  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7653  *
7654  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7655  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7656  * of:
7657  *
7658  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7659  *
7660  *
7661  * WORK CONSERVING
7662  *
7663  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7664  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7665  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7666  *
7667  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7668  * time.
7669  *
7670  * [XXX more?]
7671  *
7672  *
7673  * CGROUPS
7674  *
7675  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7676  *
7677  *                                s_k,i
7678  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7679  *                                 S_k
7680  *
7681  * Where
7682  *
7683  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7684  *
7685  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7686  *
7687  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7688  * property.
7689  *
7690  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7691  *      rewrite all of this once again.]
7692  */
7693
7694 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7695
7696 enum fbq_type { regular, remote, all };
7697
7698 /*
7699  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
7700  *
7701  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
7702  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
7703  * group. See update_sd_pick_busiest().
7704  */
7705 enum group_type {
7706         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
7707         group_has_spare = 0,
7708         /*
7709          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
7710          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
7711          */
7712         group_fully_busy,
7713         /*
7714          * One task doesn't fit with CPU's capacity and must be migrated to a
7715          * more powerful CPU.
7716          */
7717         group_misfit_task,
7718         /*
7719          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
7720          * and the task should be migrated to it instead of running on the
7721          * current CPU.
7722          */
7723         group_asym_packing,
7724         /*
7725          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
7726          * from balancing the load across the system.
7727          */
7728         group_imbalanced,
7729         /*
7730          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
7731          * tasks.
7732          */
7733         group_overloaded
7734 };
7735
7736 enum migration_type {
7737         migrate_load = 0,
7738         migrate_util,
7739         migrate_task,
7740         migrate_misfit
7741 };
7742
7743 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7744 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7745 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7746 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7747 #define LBF_ACTIVE_LB   0x10
7748
7749 struct lb_env {
7750         struct sched_domain     *sd;
7751
7752         struct rq               *src_rq;
7753         int                     src_cpu;
7754
7755         int                     dst_cpu;
7756         struct rq               *dst_rq;
7757
7758         struct cpumask          *dst_grpmask;
7759         int                     new_dst_cpu;
7760         enum cpu_idle_type      idle;
7761         long                    imbalance;
7762         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7763         struct cpumask          *cpus;
7764
7765         unsigned int            flags;
7766
7767         unsigned int            loop;
7768         unsigned int            loop_break;
7769         unsigned int            loop_max;
7770
7771         enum fbq_type           fbq_type;
7772         enum migration_type     migration_type;
7773         struct list_head        tasks;
7774 };
7775
7776 /*
7777  * Is this task likely cache-hot:
7778  */
7779 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7780 {
7781         s64 delta;
7782
7783         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7784
7785         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7786                 return 0;
7787
7788         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7789                 return 0;
7790
7791         /* SMT siblings share cache */
7792         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
7793                 return 0;
7794
7795         /*
7796          * Buddy candidates are cache hot:
7797          */
7798         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7799                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7800                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7801                 return 1;
7802
7803         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7804                 return 1;
7805
7806         /*
7807          * Don't migrate task if the task's cookie does not match
7808          * with the destination CPU's core cookie.
7809          */
7810         if (!sched_core_cookie_match(cpu_rq(env->dst_cpu), p))
7811                 return 1;
7812
7813         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7814                 return 0;
7815
7816         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7817
7818         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7819 }
7820
7821 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7822 /*
7823  * Returns 1, if task migration degrades locality
7824  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7825  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7826  */
7827 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7828 {
7829         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7830         unsigned long src_weight, dst_weight;
7831         int src_nid, dst_nid, dist;
7832
7833         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7834                 return -1;
7835
7836         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7837                 return -1;
7838
7839         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7840         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7841
7842         if (src_nid == dst_nid)
7843                 return -1;
7844
7845         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7846         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7847                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7848                         return 1;
7849                 else
7850                         return -1;
7851         }
7852
7853         /* Encourage migration to the preferred node. */
7854         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7855                 return 0;
7856
7857         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7858         if (env->idle == CPU_IDLE)
7859                 return -1;
7860
7861         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7862         if (numa_group) {
7863                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7864                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7865         } else {
7866                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7867                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7868         }
7869
7870         return dst_weight < src_weight;
7871 }
7872
7873 #else
7874 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7875                                              struct lb_env *env)
7876 {
7877         return -1;
7878 }
7879 #endif
7880
7881 /*
7882  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7883  */
7884 static
7885 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7886 {
7887         int tsk_cache_hot;
7888
7889         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7890
7891         /*
7892          * We do not migrate tasks that are:
7893          * 1) throttled_lb_pair, or
7894          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
7895          * 3) running (obviously), or
7896          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7897          */
7898         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7899                 return 0;
7900
7901         /* Disregard pcpu kthreads; they are where they need to be. */
7902         if (kthread_is_per_cpu(p))
7903                 return 0;
7904
7905         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
7906                 int cpu;
7907
7908                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_affine);
7909
7910                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7911
7912                 /*
7913                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7914                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7915                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7916                  *
7917                  * Avoid computing new_dst_cpu
7918                  * - for NEWLY_IDLE
7919                  * - if we have already computed one in current iteration
7920                  * - if it's an active balance
7921                  */
7922                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
7923                     env->flags & (LBF_DST_PINNED | LBF_ACTIVE_LB))
7924                         return 0;
7925
7926                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7927                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7928                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7929                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7930                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7931                                 break;
7932                         }
7933                 }
7934
7935                 return 0;
7936         }
7937
7938         /* Record that we found at least one task that could run on dst_cpu */
7939         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7940
7941         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7942                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_running);
7943                 return 0;
7944         }
7945
7946         /*
7947          * Aggressive migration if:
7948          * 1) active balance
7949          * 2) destination numa is preferred
7950          * 3) task is cache cold, or
7951          * 4) too many balance attempts have failed.
7952          */
7953         if (env->flags & LBF_ACTIVE_LB)
7954                 return 1;
7955
7956         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7957         if (tsk_cache_hot == -1)
7958                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7959
7960         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7961             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7962                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7963                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7964                         schedstat_inc(p->stats.nr_forced_migrations);
7965                 }
7966                 return 1;
7967         }
7968
7969         schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_hot);
7970         return 0;
7971 }
7972
7973 /*
7974  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7975  */
7976 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7977 {
7978         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7979
7980         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7981         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7982 }
7983
7984 /*
7985  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7986  * part of active balancing operations within "domain".
7987  *
7988  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7989  */
7990 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7991 {
7992         struct task_struct *p;
7993
7994         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
7995
7996         list_for_each_entry_reverse(p,
7997                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7998                 if (!can_migrate_task(p, env))
7999                         continue;
8000
8001                 detach_task(p, env);
8002
8003                 /*
8004                  * Right now, this is only the second place where
8005                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
8006                  * so we can safely collect stats here rather than
8007                  * inside detach_tasks().
8008                  */
8009                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
8010                 return p;
8011         }
8012         return NULL;
8013 }
8014
8015 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
8016
8017 /*
8018  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
8019  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
8020  *
8021  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
8022  */
8023 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
8024 {
8025         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
8026         unsigned long util, load;
8027         struct task_struct *p;
8028         int detached = 0;
8029
8030         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
8031
8032         /*
8033          * Source run queue has been emptied by another CPU, clear
8034          * LBF_ALL_PINNED flag as we will not test any task.
8035          */
8036         if (env->src_rq->nr_running <= 1) {
8037                 env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
8038                 return 0;
8039         }
8040
8041         if (env->imbalance <= 0)
8042                 return 0;
8043
8044         while (!list_empty(tasks)) {
8045                 /*
8046                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
8047                  * which could at worst lead to a livelock crash.
8048                  */
8049                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
8050                         break;
8051
8052                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
8053
8054                 env->loop++;
8055                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
8056                 if (env->loop > env->loop_max)
8057                         break;
8058
8059                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
8060                 if (env->loop > env->loop_break) {
8061                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
8062                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
8063                         break;
8064                 }
8065
8066                 if (!can_migrate_task(p, env))
8067                         goto next;
8068
8069                 switch (env->migration_type) {
8070                 case migrate_load:
8071                         /*
8072                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
8073                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
8074                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
8075                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
8076                          * detaching up to loop_max tasks.
8077                          */
8078                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
8079
8080                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
8081                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
8082                                 goto next;
8083
8084                         /*
8085                          * Make sure that we don't migrate too much load.
8086                          * Nevertheless, let relax the constraint if
8087                          * scheduler fails to find a good waiting task to
8088                          * migrate.
8089                          */
8090                         if (shr_bound(load, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
8091                                 goto next;
8092
8093                         env->imbalance -= load;
8094                         break;
8095
8096                 case migrate_util:
8097                         util = task_util_est(p);
8098
8099                         if (util > env->imbalance)
8100                                 goto next;
8101
8102                         env->imbalance -= util;
8103                         break;
8104
8105                 case migrate_task:
8106                         env->imbalance--;
8107                         break;
8108
8109                 case migrate_misfit:
8110                         /* This is not a misfit task */
8111                         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(env->src_cpu)))
8112                                 goto next;
8113
8114                         env->imbalance = 0;
8115                         break;
8116                 }
8117
8118                 detach_task(p, env);
8119                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
8120
8121                 detached++;
8122
8123 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
8124                 /*
8125                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
8126                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
8127                  * the critical section.
8128                  */
8129                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8130                         break;
8131 #endif
8132
8133                 /*
8134                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
8135                  * load/util/tasks.
8136                  */
8137                 if (env->imbalance <= 0)
8138                         break;
8139
8140                 continue;
8141 next:
8142                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
8143         }
8144
8145         /*
8146          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
8147          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
8148          * than inside detach_one_task().
8149          */
8150         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
8151
8152         return detached;
8153 }
8154
8155 /*
8156  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
8157  */
8158 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8159 {
8160         lockdep_assert_rq_held(rq);
8161
8162         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
8163         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
8164         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8165 }
8166
8167 /*
8168  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
8169  * its new rq.
8170  */
8171 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8172 {
8173         struct rq_flags rf;
8174
8175         rq_lock(rq, &rf);
8176         update_rq_clock(rq);
8177         attach_task(rq, p);
8178         rq_unlock(rq, &rf);
8179 }
8180
8181 /*
8182  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
8183  * new rq.
8184  */
8185 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
8186 {
8187         struct list_head *tasks = &env->tasks;
8188         struct task_struct *p;
8189         struct rq_flags rf;
8190
8191         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
8192         update_rq_clock(env->dst_rq);
8193
8194         while (!list_empty(tasks)) {
8195                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
8196                 list_del_init(&p->se.group_node);
8197
8198                 attach_task(env->dst_rq, p);
8199         }
8200
8201         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
8202 }
8203
8204 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8205 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
8206 {
8207         if (cfs_rq->avg.load_avg)
8208                 return true;
8209
8210         if (cfs_rq->avg.util_avg)
8211                 return true;
8212
8213         return false;
8214 }
8215
8216 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
8217 {
8218         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
8219                 return true;
8220
8221         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
8222                 return true;
8223
8224         if (thermal_load_avg(rq))
8225                 return true;
8226
8227 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
8228         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
8229                 return true;
8230 #endif
8231
8232         return false;
8233 }
8234
8235 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq)
8236 {
8237         WRITE_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick, jiffies);
8238 }
8239
8240 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
8241 {
8242         if (!has_blocked)
8243                 rq->has_blocked_load = 0;
8244 }
8245 #else
8246 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
8247 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
8248 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq) {}
8249 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
8250 #endif
8251
8252 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
8253 {
8254         const struct sched_class *curr_class;
8255         u64 now = rq_clock_pelt(rq);
8256         unsigned long thermal_pressure;
8257         bool decayed;
8258
8259         /*
8260          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
8261          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
8262          */
8263         curr_class = rq->curr->sched_class;
8264
8265         thermal_pressure = arch_scale_thermal_pressure(cpu_of(rq));
8266
8267         decayed = update_rt_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &rt_sched_class) |
8268                   update_dl_rq_load_avg(now, rq, curr_class == &dl_sched_class) |
8269                   update_thermal_load_avg(rq_clock_thermal(rq), rq, thermal_pressure) |
8270                   update_irq_load_avg(rq, 0);
8271
8272         if (others_have_blocked(rq))
8273                 *done = false;
8274
8275         return decayed;
8276 }
8277
8278 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8279
8280 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8281 {
8282         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
8283         bool decayed = false;
8284         int cpu = cpu_of(rq);
8285
8286         /*
8287          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
8288          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
8289          */
8290         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
8291                 struct sched_entity *se;
8292
8293                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
8294                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
8295
8296                         if (cfs_rq->nr_running == 0)
8297                                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
8298
8299                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
8300                                 decayed = true;
8301                 }
8302
8303                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
8304                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
8305                 if (se && !skip_blocked_update(se))
8306                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
8307
8308                 /*
8309                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
8310                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
8311                  */
8312                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
8313                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
8314
8315                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
8316                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8317                         *done = false;
8318         }
8319
8320         return decayed;
8321 }
8322
8323 /*
8324  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
8325  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
8326  * group is a fraction of its parents load.
8327  */
8328 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
8329 {
8330         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
8331         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
8332         unsigned long now = jiffies;
8333         unsigned long load;
8334
8335         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8336                 return;
8337
8338         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
8339         for_each_sched_entity(se) {
8340                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8341                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
8342                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
8343                         break;
8344         }
8345
8346         if (!se) {
8347                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
8348                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8349         }
8350
8351         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
8352                 load = cfs_rq->h_load;
8353                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
8354                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8355                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8356                 cfs_rq->h_load = load;
8357                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
8358         }
8359 }
8360
8361 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8362 {
8363         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
8364
8365         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
8366         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
8367                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
8368 }
8369 #else
8370 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
8371 {
8372         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
8373         bool decayed;
8374
8375         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
8376         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
8377                 *done = false;
8378
8379         return decayed;
8380 }
8381
8382 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
8383 {
8384         return p->se.avg.load_avg;
8385 }
8386 #endif
8387
8388 static void update_blocked_averages(int cpu)
8389 {
8390         bool decayed = false, done = true;
8391         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8392         struct rq_flags rf;
8393
8394         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
8395         update_blocked_load_tick(rq);
8396         update_rq_clock(rq);
8397
8398         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
8399         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
8400
8401         update_blocked_load_status(rq, !done);
8402         if (decayed)
8403                 cpufreq_update_util(rq, 0);
8404         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
8405 }
8406
8407 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
8408
8409 /*
8410  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
8411  */
8412 struct sg_lb_stats {
8413         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
8414         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
8415         unsigned long group_capacity;
8416         unsigned long group_util; /* Total utilization over the CPUs of the group */
8417         unsigned long group_runnable; /* Total runnable time over the CPUs of the group */
8418         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
8419         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
8420         unsigned int idle_cpus;
8421         unsigned int group_weight;
8422         enum group_type group_type;
8423         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
8424         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
8425 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8426         unsigned int nr_numa_running;
8427         unsigned int nr_preferred_running;
8428 #endif
8429 };
8430
8431 /*
8432  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
8433  *               during load balancing.
8434  */
8435 struct sd_lb_stats {
8436         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
8437         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
8438         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
8439         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
8440         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
8441         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
8442
8443         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
8444         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
8445 };
8446
8447 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
8448 {
8449         /*
8450          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
8451          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
8452          * We must however set busiest_stat::group_type and
8453          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
8454          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
8455          */
8456         *sds = (struct sd_lb_stats){
8457                 .busiest = NULL,
8458                 .local = NULL,
8459                 .total_load = 0UL,
8460                 .total_capacity = 0UL,
8461                 .busiest_stat = {
8462                         .idle_cpus = UINT_MAX,
8463                         .group_type = group_has_spare,
8464                 },
8465         };
8466 }
8467
8468 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
8469 {
8470         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8471         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8472         unsigned long used, free;
8473         unsigned long irq;
8474
8475         irq = cpu_util_irq(rq);
8476
8477         if (unlikely(irq >= max))
8478                 return 1;
8479
8480         /*
8481          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
8482          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
8483          * avg_thermal.load_avg tracks thermal pressure and the weighted
8484          * average uses the actual delta max capacity(load).
8485          */
8486         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
8487         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
8488         used += thermal_load_avg(rq);
8489
8490         if (unlikely(used >= max))
8491                 return 1;
8492
8493         free = max - used;
8494
8495         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
8496 }
8497
8498 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8499 {
8500         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
8501         struct sched_group *sdg = sd->groups;
8502
8503         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8504
8505         if (!capacity)
8506                 capacity = 1;
8507
8508         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
8509         trace_sched_cpu_capacity_tp(cpu_rq(cpu));
8510
8511         sdg->sgc->capacity = capacity;
8512         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
8513         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
8514 }
8515
8516 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8517 {
8518         struct sched_domain *child = sd->child;
8519         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
8520         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
8521         unsigned long interval;
8522
8523         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8524         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8525         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8526
8527         if (!child) {
8528                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8529                 return;
8530         }
8531
8532         capacity = 0;
8533         min_capacity = ULONG_MAX;
8534         max_capacity = 0;
8535
8536         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8537                 /*
8538                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8539                  * span the current group.
8540                  */
8541
8542                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
8543                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
8544
8545                         capacity += cpu_cap;
8546                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
8547                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
8548                 }
8549         } else  {
8550                 /*
8551                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8552                  * span the current group.
8553                  */
8554
8555                 group = child->groups;
8556                 do {
8557                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8558
8559                         capacity += sgc->capacity;
8560                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8561                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8562                         group = group->next;
8563                 } while (group != child->groups);
8564         }
8565
8566         sdg->sgc->capacity = capacity;
8567         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8568         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8569 }
8570
8571 /*
8572  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8573  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8574  * Return true is the capacity is reduced
8575  */
8576 static inline int
8577 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8578 {
8579         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8580                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8581 }
8582
8583 /*
8584  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
8585  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
8586  * the task's current CPU is heavily pressured.
8587  */
8588 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8589 {
8590         return rq->misfit_task_load &&
8591                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
8592                  check_cpu_capacity(rq, sd));
8593 }
8594
8595 /*
8596  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8597  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
8598  *
8599  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8600  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8601  * Something like:
8602  *
8603  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8604  *              *     * * *
8605  *
8606  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8607  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8608  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8609  *
8610  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8611  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8612  * moving tasks due to affinity constraints.
8613  *
8614  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8615  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8616  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8617  * to create an effective group imbalance.
8618  *
8619  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8620  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8621  * subtle and fragile situation.
8622  */
8623
8624 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8625 {
8626         return group->sgc->imbalance;
8627 }
8628
8629 /*
8630  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8631  * be used by some tasks.
8632  * We consider that a group has spare capacity if the number of task is
8633  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8634  * available capacity for CFS tasks.
8635  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8636  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8637  * capacity in meaningful for the load balancer.
8638  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8639  * any benefit for the load balance.
8640  */
8641 static inline bool
8642 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8643 {
8644         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8645                 return true;
8646
8647         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8648                         (sgs->group_runnable * 100))
8649                 return false;
8650
8651         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8652                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8653                 return true;
8654
8655         return false;
8656 }
8657
8658 /*
8659  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8660  *  handle.
8661  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8662  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8663  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8664  *  false.
8665  */
8666 static inline bool
8667 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
8668 {
8669         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8670                 return false;
8671
8672         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8673                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
8674                 return true;
8675
8676         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
8677                         (sgs->group_runnable * 100))
8678                 return true;
8679
8680         return false;
8681 }
8682
8683 static inline enum
8684 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
8685                           struct sched_group *group,
8686                           struct sg_lb_stats *sgs)
8687 {
8688         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
8689                 return group_overloaded;
8690
8691         if (sg_imbalanced(group))
8692                 return group_imbalanced;
8693
8694         if (sgs->group_asym_packing)
8695                 return group_asym_packing;
8696
8697         if (sgs->group_misfit_task_load)
8698                 return group_misfit_task;
8699
8700         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
8701                 return group_fully_busy;
8702
8703         return group_has_spare;
8704 }
8705
8706 /**
8707  * asym_smt_can_pull_tasks - Check whether the load balancing CPU can pull tasks
8708  * @dst_cpu:    Destination CPU of the load balancing
8709  * @sds:        Load-balancing data with statistics of the local group
8710  * @sgs:        Load-balancing statistics of the candidate busiest group
8711  * @sg:         The candidate busiest group
8712  *
8713  * Check the state of the SMT siblings of both @sds::local and @sg and decide
8714  * if @dst_cpu can pull tasks.
8715  *
8716  * If @dst_cpu does not have SMT siblings, it can pull tasks if two or more of
8717  * the SMT siblings of @sg are busy. If only one CPU in @sg is busy, pull tasks
8718  * only if @dst_cpu has higher priority.
8719  *
8720  * If both @dst_cpu and @sg have SMT siblings, and @sg has exactly one more
8721  * busy CPU than @sds::local, let @dst_cpu pull tasks if it has higher priority.
8722  * Bigger imbalances in the number of busy CPUs will be dealt with in
8723  * update_sd_pick_busiest().
8724  *
8725  * If @sg does not have SMT siblings, only pull tasks if all of the SMT siblings
8726  * of @dst_cpu are idle and @sg has lower priority.
8727  *
8728  * Return: true if @dst_cpu can pull tasks, false otherwise.
8729  */
8730 static bool asym_smt_can_pull_tasks(int dst_cpu, struct sd_lb_stats *sds,
8731                                     struct sg_lb_stats *sgs,
8732                                     struct sched_group *sg)
8733 {
8734 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
8735         bool local_is_smt, sg_is_smt;
8736         int sg_busy_cpus;
8737
8738         local_is_smt = sds->local->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY;
8739         sg_is_smt = sg->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY;
8740
8741         sg_busy_cpus = sgs->group_weight - sgs->idle_cpus;
8742
8743         if (!local_is_smt) {
8744                 /*
8745                  * If we are here, @dst_cpu is idle and does not have SMT
8746                  * siblings. Pull tasks if candidate group has two or more
8747                  * busy CPUs.
8748                  */
8749                 if (sg_busy_cpus >= 2) /* implies sg_is_smt */
8750                         return true;
8751
8752                 /*
8753                  * @dst_cpu does not have SMT siblings. @sg may have SMT
8754                  * siblings and only one is busy. In such case, @dst_cpu
8755                  * can help if it has higher priority and is idle (i.e.,
8756                  * it has no running tasks).
8757                  */
8758                 return sched_asym_prefer(dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
8759         }
8760
8761         /* @dst_cpu has SMT siblings. */
8762
8763         if (sg_is_smt) {
8764                 int local_busy_cpus = sds->local->group_weight -
8765                                       sds->local_stat.idle_cpus;
8766                 int busy_cpus_delta = sg_busy_cpus - local_busy_cpus;
8767
8768                 if (busy_cpus_delta == 1)
8769                         return sched_asym_prefer(dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
8770
8771                 return false;
8772         }
8773
8774         /*
8775          * @sg does not have SMT siblings. Ensure that @sds::local does not end
8776          * up with more than one busy SMT sibling and only pull tasks if there
8777          * are not busy CPUs (i.e., no CPU has running tasks).
8778          */
8779         if (!sds->local_stat.sum_nr_running)
8780                 return sched_asym_prefer(dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu);
8781
8782         return false;
8783 #else
8784         /* Always return false so that callers deal with non-SMT cases. */
8785         return false;
8786 #endif
8787 }
8788
8789 static inline bool
8790 sched_asym(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds,  struct sg_lb_stats *sgs,
8791            struct sched_group *group)
8792 {
8793         /* Only do SMT checks if either local or candidate have SMT siblings */
8794         if ((sds->local->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) ||
8795             (group->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY))
8796                 return asym_smt_can_pull_tasks(env->dst_cpu, sds, sgs, group);
8797
8798         return sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu);
8799 }
8800
8801 static inline bool
8802 sched_reduced_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8803 {
8804         /*
8805          * When there is more than 1 task, the group_overloaded case already
8806          * takes care of cpu with reduced capacity
8807          */
8808         if (rq->cfs.h_nr_running != 1)
8809                 return false;
8810
8811         return check_cpu_capacity(rq, sd);
8812 }
8813
8814 /**
8815  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8816  * @env: The load balancing environment.
8817  * @sds: Load-balancing data with statistics of the local group.
8818  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8819  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8820  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
8821  */
8822 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8823                                       struct sd_lb_stats *sds,
8824                                       struct sched_group *group,
8825                                       struct sg_lb_stats *sgs,
8826                                       int *sg_status)
8827 {
8828         int i, nr_running, local_group;
8829
8830         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8831
8832         local_group = group == sds->local;
8833
8834         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8835                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8836                 unsigned long load = cpu_load(rq);
8837
8838                 sgs->group_load += load;
8839                 sgs->group_util += cpu_util_cfs(i);
8840                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
8841                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8842
8843                 nr_running = rq->nr_running;
8844                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8845
8846                 if (nr_running > 1)
8847                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8848
8849                 if (cpu_overutilized(i))
8850                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
8851
8852 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8853                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8854                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8855 #endif
8856                 /*
8857                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8858                  */
8859                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
8860                         sgs->idle_cpus++;
8861                         /* Idle cpu can't have misfit task */
8862                         continue;
8863                 }
8864
8865                 if (local_group)
8866                         continue;
8867
8868                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
8869                         /* Check for a misfit task on the cpu */
8870                         if (sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8871                                 sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8872                                 *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8873                         }
8874                 } else if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8875                            sched_reduced_capacity(rq, env->sd)) {
8876                         /* Check for a task running on a CPU with reduced capacity */
8877                         if (sgs->group_misfit_task_load < load)
8878                                 sgs->group_misfit_task_load = load;
8879                 }
8880         }
8881
8882         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8883
8884         sgs->group_weight = group->group_weight;
8885
8886         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
8887         if (!local_group && env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
8888             env->idle != CPU_NOT_IDLE && sgs->sum_h_nr_running &&
8889             sched_asym(env, sds, sgs, group)) {
8890                 sgs->group_asym_packing = 1;
8891         }
8892
8893         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
8894
8895         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
8896         if (sgs->group_type == group_overloaded)
8897                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8898                                 sgs->group_capacity;
8899 }
8900
8901 /**
8902  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8903  * @env: The load balancing environment.
8904  * @sds: sched_domain statistics
8905  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8906  * @sgs: sched_group statistics
8907  *
8908  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8909  * busiest group.
8910  *
8911  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8912  * busiest group. %false otherwise.
8913  */
8914 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8915                                    struct sd_lb_stats *sds,
8916                                    struct sched_group *sg,
8917                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8918 {
8919         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8920
8921         /* Make sure that there is at least one task to pull */
8922         if (!sgs->sum_h_nr_running)
8923                 return false;
8924
8925         /*
8926          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8927          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8928          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8929          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8930          */
8931         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
8932             (sgs->group_type == group_misfit_task) &&
8933             (!capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), sg->sgc->max_capacity) ||
8934              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
8935                 return false;
8936
8937         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8938                 return true;
8939
8940         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8941                 return false;
8942
8943         /*
8944          * The candidate and the current busiest group are the same type of
8945          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
8946          */
8947
8948         switch (sgs->group_type) {
8949         case group_overloaded:
8950                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
8951                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8952                         return false;
8953                 break;
8954
8955         case group_imbalanced:
8956                 /*
8957                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
8958                  * choose one more than another.
8959                  */
8960                 return false;
8961
8962         case group_asym_packing:
8963                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8964                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
8965                         return false;
8966                 break;
8967
8968         case group_misfit_task:
8969                 /*
8970                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
8971                  * misfit.
8972                  */
8973                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8974                         return false;
8975                 break;
8976
8977         case group_fully_busy:
8978                 /*
8979                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
8980                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
8981                  * group because tasks have all compute capacity that they need
8982                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
8983                  * contention when accessing shared HW resources.
8984                  *
8985                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
8986                  * select the 1st one.
8987                  */
8988                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8989                         return false;
8990                 break;
8991
8992         case group_has_spare:
8993                 /*
8994                  * Select not overloaded group with lowest number of idle cpus
8995                  * and highest number of running tasks. We could also compare
8996                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
8997                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
8998                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
8999                  */
9000                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
9001                         return false;
9002                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
9003                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
9004                         return false;
9005
9006                 break;
9007         }
9008
9009         /*
9010          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
9011          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
9012          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
9013          * considered.
9014          */
9015         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
9016             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
9017             (capacity_greater(sg->sgc->min_capacity, capacity_of(env->dst_cpu))))
9018                 return false;
9019
9020         return true;
9021 }
9022
9023 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9024 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
9025 {
9026         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
9027                 return regular;
9028         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
9029                 return remote;
9030         return all;
9031 }
9032
9033 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
9034 {
9035         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
9036                 return regular;
9037         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
9038                 return remote;
9039         return all;
9040 }
9041 #else
9042 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
9043 {
9044         return all;
9045 }
9046
9047 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
9048 {
9049         return regular;
9050 }
9051 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9052
9053
9054 struct sg_lb_stats;
9055
9056 /*
9057  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
9058  */
9059
9060 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
9061 {
9062         /* Task has no contribution or is new */
9063         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
9064                 return 0;
9065
9066         if (task_on_rq_queued(p))
9067                 return 1;
9068
9069         return 0;
9070 }
9071
9072 /**
9073  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
9074  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
9075  * @p: task which should be ignored.
9076  *
9077  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
9078  */
9079 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
9080 {
9081         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9082
9083         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
9084                 return 0;
9085
9086         /*
9087          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
9088          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
9089          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
9090          */
9091
9092 #ifdef CONFIG_SMP
9093         if (rq->ttwu_pending)
9094                 return 0;
9095 #endif
9096
9097         return 1;
9098 }
9099
9100 /*
9101  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
9102  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
9103  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
9104  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
9105  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
9106  */
9107 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
9108                                           struct sched_group *group,
9109                                           struct sg_lb_stats *sgs,
9110                                           struct task_struct *p)
9111 {
9112         int i, nr_running;
9113
9114         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
9115
9116         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
9117                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9118                 unsigned int local;
9119
9120                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
9121                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
9122                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
9123                 local = task_running_on_cpu(i, p);
9124                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
9125
9126                 nr_running = rq->nr_running - local;
9127                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
9128
9129                 /*
9130                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
9131                  */
9132                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
9133                         sgs->idle_cpus++;
9134
9135         }
9136
9137         /* Check if task fits in the group */
9138         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9139             !task_fits_capacity(p, group->sgc->max_capacity)) {
9140                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
9141         }
9142
9143         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
9144
9145         sgs->group_weight = group->group_weight;
9146
9147         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
9148
9149         /*
9150          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
9151          * overloaded
9152          */
9153         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
9154                 sgs->group_type == group_overloaded)
9155                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9156                                 sgs->group_capacity;
9157 }
9158
9159 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
9160                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
9161                                struct sched_group *group,
9162                                struct sg_lb_stats *sgs)
9163 {
9164         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
9165                 return true;
9166
9167         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
9168                 return false;
9169
9170         /*
9171          * The candidate and the current idlest group are the same type of
9172          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
9173          */
9174
9175         switch (sgs->group_type) {
9176         case group_overloaded:
9177         case group_fully_busy:
9178                 /* Select the group with lowest avg_load. */
9179                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
9180                         return false;
9181                 break;
9182
9183         case group_imbalanced:
9184         case group_asym_packing:
9185                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
9186                 return false;
9187
9188         case group_misfit_task:
9189                 /* Select group with the highest max capacity */
9190                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
9191                         return false;
9192                 break;
9193
9194         case group_has_spare:
9195                 /* Select group with most idle CPUs */
9196                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
9197                         return false;
9198
9199                 /* Select group with lowest group_util */
9200                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
9201                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
9202                         return false;
9203
9204                 break;
9205         }
9206
9207         return true;
9208 }
9209
9210 /*
9211  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
9212  * domain.
9213  *
9214  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
9215  */
9216 static struct sched_group *
9217 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
9218 {
9219         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
9220         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
9221         struct sg_lb_stats *sgs;
9222         unsigned long imbalance;
9223         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
9224                         .avg_load = UINT_MAX,
9225                         .group_type = group_overloaded,
9226         };
9227
9228         do {
9229                 int local_group;
9230
9231                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
9232                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
9233                                         p->cpus_ptr))
9234                         continue;
9235
9236                 /* Skip over this group if no cookie matched */
9237                 if (!sched_group_cookie_match(cpu_rq(this_cpu), p, group))
9238                         continue;
9239
9240                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
9241                                                sched_group_span(group));
9242
9243                 if (local_group) {
9244                         sgs = &local_sgs;
9245                         local = group;
9246                 } else {
9247                         sgs = &tmp_sgs;
9248                 }
9249
9250                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
9251
9252                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
9253                         idlest = group;
9254                         idlest_sgs = *sgs;
9255                 }
9256
9257         } while (group = group->next, group != sd->groups);
9258
9259
9260         /* There is no idlest group to push tasks to */
9261         if (!idlest)
9262                 return NULL;
9263
9264         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
9265         if (!local)
9266                 return idlest;
9267
9268         /*
9269          * If the local group is idler than the selected idlest group
9270          * don't try and push the task.
9271          */
9272         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
9273                 return NULL;
9274
9275         /*
9276          * If the local group is busier than the selected idlest group
9277          * try and push the task.
9278          */
9279         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
9280                 return idlest;
9281
9282         switch (local_sgs.group_type) {
9283         case group_overloaded:
9284         case group_fully_busy:
9285
9286                 /* Calculate allowed imbalance based on load */
9287                 imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
9288                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
9289
9290                 /*
9291                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
9292                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
9293                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
9294                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
9295                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
9296                  * and consider staying local.
9297                  */
9298
9299                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
9300                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
9301                         return NULL;
9302
9303                 /*
9304                  * If the local group is less loaded than the selected
9305                  * idlest group don't try and push any tasks.
9306                  */
9307                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
9308                         return NULL;
9309
9310                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
9311                         return NULL;
9312                 break;
9313
9314         case group_imbalanced:
9315         case group_asym_packing:
9316                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
9317                 return NULL;
9318
9319         case group_misfit_task:
9320                 /* Select group with the highest max capacity */
9321                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
9322                         return NULL;
9323                 break;
9324
9325         case group_has_spare:
9326 #ifdef CONFIG_NUMA
9327                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
9328                         int imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
9329 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9330                         int idlest_cpu;
9331                         /*
9332                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
9333                          * the preferred node
9334                          */
9335                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9336                                 return NULL;
9337
9338                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
9339                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
9340                                 return idlest;
9341 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9342                         /*
9343                          * Otherwise, keep the task close to the wakeup source
9344                          * and improve locality if the number of running tasks
9345                          * would remain below threshold where an imbalance is
9346                          * allowed while accounting for the possibility the
9347                          * task is pinned to a subset of CPUs. If there is a
9348                          * real need of migration, periodic load balance will
9349                          * take care of it.
9350                          */
9351                         if (p->nr_cpus_allowed != NR_CPUS) {
9352                                 struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
9353
9354                                 cpumask_and(cpus, sched_group_span(local), p->cpus_ptr);
9355                                 imb_numa_nr = min(cpumask_weight(cpus), sd->imb_numa_nr);
9356                         }
9357
9358                         imbalance = abs(local_sgs.idle_cpus - idlest_sgs.idle_cpus);
9359                         if (!adjust_numa_imbalance(imbalance,
9360                                                    local_sgs.sum_nr_running + 1,
9361                                                    imb_numa_nr)) {
9362                                 return NULL;
9363                         }
9364                 }
9365 #endif /* CONFIG_NUMA */
9366
9367                 /*
9368                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
9369                  * compare the utilization which is more stable but it can end
9370                  * up that the group has less spare capacity but finally more
9371                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
9372                  */
9373                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
9374                         return NULL;
9375                 break;
9376         }
9377
9378         return idlest;
9379 }
9380
9381 static void update_idle_cpu_scan(struct lb_env *env,
9382                                  unsigned long sum_util)
9383 {
9384         struct sched_domain_shared *sd_share;
9385         int llc_weight, pct;
9386         u64 x, y, tmp;
9387         /*
9388          * Update the number of CPUs to scan in LLC domain, which could
9389          * be used as a hint in select_idle_cpu(). The update of sd_share
9390          * could be expensive because it is within a shared cache line.
9391          * So the write of this hint only occurs during periodic load
9392          * balancing, rather than CPU_NEWLY_IDLE, because the latter
9393          * can fire way more frequently than the former.
9394          */
9395         if (!sched_feat(SIS_UTIL) || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9396                 return;
9397
9398         llc_weight = per_cpu(sd_llc_size, env->dst_cpu);
9399         if (env->sd->span_weight != llc_weight)
9400                 return;
9401
9402         sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, env->dst_cpu));
9403         if (!sd_share)
9404                 return;
9405
9406         /*
9407          * The number of CPUs to search drops as sum_util increases, when
9408          * sum_util hits 85% or above, the scan stops.
9409          * The reason to choose 85% as the threshold is because this is the
9410          * imbalance_pct(117) when a LLC sched group is overloaded.
9411          *
9412          * let y = SCHED_CAPACITY_SCALE - p * x^2                       [1]
9413          * and y'= y / SCHED_CAPACITY_SCALE
9414          *
9415          * x is the ratio of sum_util compared to the CPU capacity:
9416          * x = sum_util / (llc_weight * SCHED_CAPACITY_SCALE)
9417          * y' is the ratio of CPUs to be scanned in the LLC domain,
9418          * and the number of CPUs to scan is calculated by:
9419          *
9420          * nr_scan = llc_weight * y'                                    [2]
9421          *
9422          * When x hits the threshold of overloaded, AKA, when
9423          * x = 100 / pct, y drops to 0. According to [1],
9424          * p should be SCHED_CAPACITY_SCALE * pct^2 / 10000
9425          *
9426          * Scale x by SCHED_CAPACITY_SCALE:
9427          * x' = sum_util / llc_weight;                                  [3]
9428          *
9429          * and finally [1] becomes:
9430          * y = SCHED_CAPACITY_SCALE -
9431          *     x'^2 * pct^2 / (10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE)            [4]
9432          *
9433          */
9434         /* equation [3] */
9435         x = sum_util;
9436         do_div(x, llc_weight);
9437
9438         /* equation [4] */
9439         pct = env->sd->imbalance_pct;
9440         tmp = x * x * pct * pct;
9441         do_div(tmp, 10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE);
9442         tmp = min_t(long, tmp, SCHED_CAPACITY_SCALE);
9443         y = SCHED_CAPACITY_SCALE - tmp;
9444
9445         /* equation [2] */
9446         y *= llc_weight;
9447         do_div(y, SCHED_CAPACITY_SCALE);
9448         if ((int)y != sd_share->nr_idle_scan)
9449                 WRITE_ONCE(sd_share->nr_idle_scan, (int)y);
9450 }
9451
9452 /**
9453  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
9454  * @env: The load balancing environment.
9455  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
9456  */
9457
9458 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9459 {
9460         struct sched_domain *child = env->sd->child;
9461         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9462         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
9463         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
9464         unsigned long sum_util = 0;
9465         int sg_status = 0;
9466
9467         do {
9468                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
9469                 int local_group;
9470
9471                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
9472                 if (local_group) {
9473                         sds->local = sg;
9474                         sgs = local;
9475
9476                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
9477                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
9478                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
9479                 }
9480
9481                 update_sg_lb_stats(env, sds, sg, sgs, &sg_status);
9482
9483                 if (local_group)
9484                         goto next_group;
9485
9486
9487                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
9488                         sds->busiest = sg;
9489                         sds->busiest_stat = *sgs;
9490                 }
9491
9492 next_group:
9493                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
9494                 sds->total_load += sgs->group_load;
9495                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
9496
9497                 sum_util += sgs->group_util;
9498                 sg = sg->next;
9499         } while (sg != env->sd->groups);
9500
9501         /* Tag domain that child domain prefers tasks go to siblings first */
9502         sds->prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
9503
9504
9505         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
9506                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
9507
9508         if (!env->sd->parent) {
9509                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9510
9511                 /* update overload indicator if we are at root domain */
9512                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
9513
9514                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
9515                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9516                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
9517         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
9518                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9519
9520                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
9521                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
9522         }
9523
9524         update_idle_cpu_scan(env, sum_util);
9525 }
9526
9527 /**
9528  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
9529  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
9530  * @env: load balance environment
9531  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
9532  */
9533 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
9534 {
9535         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9536
9537         local = &sds->local_stat;
9538         busiest = &sds->busiest_stat;
9539
9540         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
9541                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
9542                         /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
9543                         env->migration_type = migrate_misfit;
9544                         env->imbalance = 1;
9545                 } else {
9546                         /*
9547                          * Set load imbalance to allow moving task from cpu
9548                          * with reduced capacity.
9549                          */
9550                         env->migration_type = migrate_load;
9551                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task_load;
9552                 }
9553                 return;
9554         }
9555
9556         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
9557                 /*
9558                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
9559                  * the preferred CPU.
9560                  */
9561                 env->migration_type = migrate_task;
9562                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
9563                 return;
9564         }
9565
9566         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
9567                 /*
9568                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
9569                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
9570                  * the imbalance. The next load balance will take care of
9571                  * balancing back the system.
9572                  */
9573                 env->migration_type = migrate_task;
9574                 env->imbalance = 1;
9575                 return;
9576         }
9577
9578         /*
9579          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
9580          * emptying busiest.
9581          */
9582         if (local->group_type == group_has_spare) {
9583                 if ((busiest->group_type > group_fully_busy) &&
9584                     !(env->sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES)) {
9585                         /*
9586                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
9587                          * capacity. This might end up creating spare capacity
9588                          * in busiest or busiest still being overloaded but
9589                          * there is no simple way to directly compute the
9590                          * amount of load to migrate in order to balance the
9591                          * system.
9592                          */
9593                         env->migration_type = migrate_util;
9594                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
9595                                          local->group_util;
9596
9597                         /*
9598                          * In some cases, the group's utilization is max or even
9599                          * higher than capacity because of migrations but the
9600                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
9601                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
9602                          * try to pull it.
9603                          */
9604                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
9605                                 env->migration_type = migrate_task;
9606                                 env->imbalance = 1;
9607                         }
9608
9609                         return;
9610                 }
9611
9612                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
9613                         unsigned int nr_diff = busiest->sum_nr_running;
9614                         /*
9615                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
9616                          * groups.
9617                          */
9618                         env->migration_type = migrate_task;
9619                         lsub_positive(&nr_diff, local->sum_nr_running);
9620                         env->imbalance = nr_diff;
9621                 } else {
9622
9623                         /*
9624                          * If there is no overload, we just want to even the number of
9625                          * idle cpus.
9626                          */
9627                         env->migration_type = migrate_task;
9628                         env->imbalance = max_t(long, 0,
9629                                                (local->idle_cpus - busiest->idle_cpus));
9630                 }
9631
9632 #ifdef CONFIG_NUMA
9633                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
9634                 if (env->sd->flags & SD_NUMA) {
9635                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
9636                                                                local->sum_nr_running + 1,
9637                                                                env->sd->imb_numa_nr);
9638                 }
9639 #endif
9640
9641                 /* Number of tasks to move to restore balance */
9642                 env->imbalance >>= 1;
9643
9644                 return;
9645         }
9646
9647         /*
9648          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
9649          * busiest group
9650          */
9651         if (local->group_type < group_overloaded) {
9652                 /*
9653                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
9654                  * finally needed.
9655                  */
9656
9657                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9658                                   local->group_capacity;
9659
9660                 /*
9661                  * If the local group is more loaded than the selected
9662                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9663                  */
9664                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
9665                         env->imbalance = 0;
9666                         return;
9667                 }
9668
9669                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9670                                 sds->total_capacity;
9671         }
9672
9673         /*
9674          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
9675          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
9676          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
9677          * below the average load. At the same time, we also don't want to
9678          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
9679          * the minimum possible imbalance.
9680          */
9681         env->migration_type = migrate_load;
9682         env->imbalance = min(
9683                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
9684                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
9685         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
9686 }
9687
9688 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
9689
9690 /*
9691  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
9692  *
9693  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
9694  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
9695  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
9696  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  N/A        N/A
9697  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
9698  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
9699  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
9700  *
9701  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
9702  *            statistics.
9703  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
9704  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
9705  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
9706  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
9707  *            different in groups.
9708  */
9709
9710 /**
9711  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
9712  * if there is an imbalance.
9713  * @env: The load balancing environment.
9714  *
9715  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
9716  * to restore balance.
9717  *
9718  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
9719  */
9720 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
9721 {
9722         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
9723         struct sd_lb_stats sds;
9724
9725         init_sd_lb_stats(&sds);
9726
9727         /*
9728          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
9729          * this level.
9730          */
9731         update_sd_lb_stats(env, &sds);
9732
9733         if (sched_energy_enabled()) {
9734                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
9735
9736                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
9737                         goto out_balanced;
9738         }
9739
9740         local = &sds.local_stat;
9741         busiest = &sds.busiest_stat;
9742
9743         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
9744         if (!sds.busiest)
9745                 goto out_balanced;
9746
9747         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
9748         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
9749                 goto force_balance;
9750
9751         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
9752         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
9753                 goto force_balance;
9754
9755         /*
9756          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
9757          * work because they assume all things are equal, which typically
9758          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
9759          */
9760         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
9761                 goto force_balance;
9762
9763         /*
9764          * If the local group is busier than the selected busiest group
9765          * don't try and pull any tasks.
9766          */
9767         if (local->group_type > busiest->group_type)
9768                 goto out_balanced;
9769
9770         /*
9771          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
9772          * between tasks.
9773          */
9774         if (local->group_type == group_overloaded) {
9775                 /*
9776                  * If the local group is more loaded than the selected
9777                  * busiest group don't try to pull any tasks.
9778                  */
9779                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
9780                         goto out_balanced;
9781
9782                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
9783                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
9784                                 sds.total_capacity;
9785
9786                 /*
9787                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
9788                  * domain average load.
9789                  */
9790                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
9791                         goto out_balanced;
9792
9793                 /*
9794                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
9795                  * conservative.
9796                  */
9797                 if (100 * busiest->avg_load <=
9798                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
9799                         goto out_balanced;
9800         }
9801
9802         /* Try to move all excess tasks to child's sibling domain */
9803         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
9804             busiest->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)
9805                 goto force_balance;
9806
9807         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
9808                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
9809                         /*
9810                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
9811                          * result the local one too) but this CPU is already
9812                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
9813                          */
9814                         goto out_balanced;
9815
9816                 if (busiest->group_weight > 1 &&
9817                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1))
9818                         /*
9819                          * If the busiest group is not overloaded
9820                          * and there is no imbalance between this and busiest
9821                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
9822                          * becomes significant if the diff is greater than 1
9823                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
9824                          * on another group. Of course this applies only if
9825                          * there is more than 1 CPU per group.
9826                          */
9827                         goto out_balanced;
9828
9829                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1)
9830                         /*
9831                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
9832                          */
9833                         goto out_balanced;
9834         }
9835
9836 force_balance:
9837         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
9838         calculate_imbalance(env, &sds);
9839         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
9840
9841 out_balanced:
9842         env->imbalance = 0;
9843         return NULL;
9844 }
9845
9846 /*
9847  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
9848  */
9849 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
9850                                      struct sched_group *group)
9851 {
9852         struct rq *busiest = NULL, *rq;
9853         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
9854         unsigned int busiest_nr = 0;
9855         int i;
9856
9857         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
9858                 unsigned long capacity, load, util;
9859                 unsigned int nr_running;
9860                 enum fbq_type rt;
9861
9862                 rq = cpu_rq(i);
9863                 rt = fbq_classify_rq(rq);
9864
9865                 /*
9866                  * We classify groups/runqueues into three groups:
9867                  *  - regular: there are !numa tasks
9868                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
9869                  *  - all:     there is no distinction
9870                  *
9871                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
9872                  * ignore those when there's better options.
9873                  *
9874                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
9875                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
9876                  * queue by moving tasks around inside the node.
9877                  *
9878                  * If we cannot move enough load due to this classification
9879                  * the next pass will adjust the group classification and
9880                  * allow migration of more tasks.
9881                  *
9882                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
9883                  */
9884                 if (rt > env->fbq_type)
9885                         continue;
9886
9887                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
9888                 if (!nr_running)
9889                         continue;
9890
9891                 capacity = capacity_of(i);
9892
9893                 /*
9894                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
9895                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
9896                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
9897                  * average load.
9898                  */
9899                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
9900                     !capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), capacity) &&
9901                     nr_running == 1)
9902                         continue;
9903
9904                 /* Make sure we only pull tasks from a CPU of lower priority */
9905                 if ((env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
9906                     sched_asym_prefer(i, env->dst_cpu) &&
9907                     nr_running == 1)
9908                         continue;
9909
9910                 switch (env->migration_type) {
9911                 case migrate_load:
9912                         /*
9913                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
9914                          * which is not scaled with the CPU capacity.
9915                          */
9916                         load = cpu_load(rq);
9917
9918                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
9919                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
9920                                 break;
9921
9922                         /*
9923                          * For the load comparisons with the other CPUs,
9924                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
9925                          * capacity, so that the load can be moved away
9926                          * from the CPU that is potentially running at a
9927                          * lower capacity.
9928                          *
9929                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
9930                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
9931                          * division works out to:
9932                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
9933                          * where j is our previous maximum.
9934                          */
9935                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
9936                                 busiest_load = load;
9937                                 busiest_capacity = capacity;
9938                                 busiest = rq;
9939                         }
9940                         break;
9941
9942                 case migrate_util:
9943                         util = cpu_util_cfs(i);
9944
9945                         /*
9946                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
9947                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
9948                          * detach the task.
9949                          */
9950                         if (nr_running <= 1)
9951                                 continue;
9952
9953                         if (busiest_util < util) {
9954                                 busiest_util = util;
9955                                 busiest = rq;
9956                         }
9957                         break;
9958
9959                 case migrate_task:
9960                         if (busiest_nr < nr_running) {
9961                                 busiest_nr = nr_running;
9962                                 busiest = rq;
9963                         }
9964                         break;
9965
9966                 case migrate_misfit:
9967                         /*
9968                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
9969                          * simply seek the "biggest" misfit task.
9970                          */
9971                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
9972                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
9973                                 busiest = rq;
9974                         }
9975
9976                         break;
9977
9978                 }
9979         }
9980
9981         return busiest;
9982 }
9983
9984 /*
9985  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
9986  * so long as it is large enough.
9987  */
9988 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
9989
9990 static inline bool
9991 asym_active_balance(struct lb_env *env)
9992 {
9993         /*
9994          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
9995          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
9996          * highest priority CPUs.
9997          */
9998         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
9999                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
10000 }
10001
10002 static inline bool
10003 imbalanced_active_balance(struct lb_env *env)
10004 {
10005         struct sched_domain *sd = env->sd;
10006
10007         /*
10008          * The imbalanced case includes the case of pinned tasks preventing a fair
10009          * distribution of the load on the system but also the even distribution of the
10010          * threads on a system with spare capacity
10011          */
10012         if ((env->migration_type == migrate_task) &&
10013             (sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2))
10014                 return 1;
10015
10016         return 0;
10017 }
10018
10019 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
10020 {
10021         struct sched_domain *sd = env->sd;
10022
10023         if (asym_active_balance(env))
10024                 return 1;
10025
10026         if (imbalanced_active_balance(env))
10027                 return 1;
10028
10029         /*
10030          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
10031          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
10032          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
10033          * available on dst_cpu.
10034          */
10035         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
10036             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
10037                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
10038                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
10039                         return 1;
10040         }
10041
10042         if (env->migration_type == migrate_misfit)
10043                 return 1;
10044
10045         return 0;
10046 }
10047
10048 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
10049
10050 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
10051 {
10052         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
10053         int cpu;
10054
10055         /*
10056          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
10057          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
10058          */
10059         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
10060                 return 0;
10061
10062         /*
10063          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
10064          * to do the newly idle load balance.
10065          *
10066          * However, we bail out if we already have tasks or a wakeup pending,
10067          * to optimize wakeup latency.
10068          */
10069         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
10070                 if (env->dst_rq->nr_running > 0 || env->dst_rq->ttwu_pending)
10071                         return 0;
10072                 return 1;
10073         }
10074
10075         /* Try to find first idle CPU */
10076         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
10077                 if (!idle_cpu(cpu))
10078                         continue;
10079
10080                 /* Are we the first idle CPU? */
10081                 return cpu == env->dst_cpu;
10082         }
10083
10084         /* Are we the first CPU of this group ? */
10085         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
10086 }
10087
10088 /*
10089  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
10090  * tasks if there is an imbalance.
10091  */
10092 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
10093                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
10094                         int *continue_balancing)
10095 {
10096         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
10097         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
10098         struct sched_group *group;
10099         struct rq *busiest;
10100         struct rq_flags rf;
10101         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
10102
10103         struct lb_env env = {
10104                 .sd             = sd,
10105                 .dst_cpu        = this_cpu,
10106                 .dst_rq         = this_rq,
10107                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
10108                 .idle           = idle,
10109                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
10110                 .cpus           = cpus,
10111                 .fbq_type       = all,
10112                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
10113         };
10114
10115         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
10116
10117         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
10118
10119 redo:
10120         if (!should_we_balance(&env)) {
10121                 *continue_balancing = 0;
10122                 goto out_balanced;
10123         }
10124
10125         group = find_busiest_group(&env);
10126         if (!group) {
10127                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
10128                 goto out_balanced;
10129         }
10130
10131         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
10132         if (!busiest) {
10133                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
10134                 goto out_balanced;
10135         }
10136
10137         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
10138
10139         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
10140
10141         env.src_cpu = busiest->cpu;
10142         env.src_rq = busiest;
10143
10144         ld_moved = 0;
10145         /* Clear this flag as soon as we find a pullable task */
10146         env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
10147         if (busiest->nr_running > 1) {
10148                 /*
10149                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
10150                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
10151                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
10152                  * correctly treated as an imbalance.
10153                  */
10154                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
10155
10156 more_balance:
10157                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
10158                 update_rq_clock(busiest);
10159
10160                 /*
10161                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
10162                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
10163                  */
10164                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
10165
10166                 /*
10167                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
10168                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
10169                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
10170                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
10171                  * See task_rq_lock() family for the details.
10172                  */
10173
10174                 rq_unlock(busiest, &rf);
10175
10176                 if (cur_ld_moved) {
10177                         attach_tasks(&env);
10178                         ld_moved += cur_ld_moved;
10179                 }
10180
10181                 local_irq_restore(rf.flags);
10182
10183                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
10184                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
10185                         goto more_balance;
10186                 }
10187
10188                 /*
10189                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
10190                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
10191                  * where they can run. The upper limit on how many times we
10192                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
10193                  * sched_group.
10194                  *
10195                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
10196                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
10197                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
10198                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
10199                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
10200                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
10201                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
10202                  * given_cpu) causing excess load to be moved to given_cpu.
10203                  * This however should not happen so much in practice and
10204                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
10205                  * excess load moved.
10206                  */
10207                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
10208
10209                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
10210                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
10211
10212                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
10213                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
10214                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
10215                         env.loop         = 0;
10216                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
10217
10218                         /*
10219                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
10220                          * need to continue with same src_cpu.
10221                          */
10222                         goto more_balance;
10223                 }
10224
10225                 /*
10226                  * We failed to reach balance because of affinity.
10227                  */
10228                 if (sd_parent) {
10229                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
10230
10231                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
10232                                 *group_imbalance = 1;
10233                 }
10234
10235                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
10236                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
10237                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
10238                         /*
10239                          * Attempting to continue load balancing at the current
10240                          * sched_domain level only makes sense if there are
10241                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
10242                          * pull load from which are not contained within the
10243                          * destination group that is receiving any migrated
10244                          * load.
10245                          */
10246                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
10247                                 env.loop = 0;
10248                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
10249                                 goto redo;
10250                         }
10251                         goto out_all_pinned;
10252                 }
10253         }
10254
10255         if (!ld_moved) {
10256                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
10257                 /*
10258                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
10259                  * We do not want newidle balance, which can be very
10260                  * frequent, pollute the failure counter causing
10261                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
10262                  */
10263                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
10264                         sd->nr_balance_failed++;
10265
10266                 if (need_active_balance(&env)) {
10267                         unsigned long flags;
10268
10269                         raw_spin_rq_lock_irqsave(busiest, flags);
10270
10271                         /*
10272                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
10273                          * if the curr task on busiest CPU can't be
10274                          * moved to this_cpu:
10275                          */
10276                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
10277                                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
10278                                 goto out_one_pinned;
10279                         }
10280
10281                         /* Record that we found at least one task that could run on this_cpu */
10282                         env.flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
10283
10284                         /*
10285                          * ->active_balance synchronizes accesses to
10286                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
10287                          * only after active load balance is finished.
10288                          */
10289                         if (!busiest->active_balance) {
10290                                 busiest->active_balance = 1;
10291                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
10292                                 active_balance = 1;
10293                         }
10294                         raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
10295
10296                         if (active_balance) {
10297                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
10298                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
10299                                         &busiest->active_balance_work);
10300                         }
10301                 }
10302         } else {
10303                 sd->nr_balance_failed = 0;
10304         }
10305
10306         if (likely(!active_balance) || need_active_balance(&env)) {
10307                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
10308                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
10309         }
10310
10311         goto out;
10312
10313 out_balanced:
10314         /*
10315          * We reach balance although we may have faced some affinity
10316          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
10317          * a chance to move and fix the imbalance.
10318          */
10319         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
10320                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
10321
10322                 if (*group_imbalance)
10323                         *group_imbalance = 0;
10324         }
10325
10326 out_all_pinned:
10327         /*
10328          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
10329          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
10330          * can try to migrate them.
10331          */
10332         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
10333
10334         sd->nr_balance_failed = 0;
10335
10336 out_one_pinned:
10337         ld_moved = 0;
10338
10339         /*
10340          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
10341          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
10342          * skyrocketing in a short amount of time. Skip the balance_interval
10343          * increase logic to avoid that.
10344          */
10345         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
10346                 goto out;
10347
10348         /* tune up the balancing interval */
10349         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
10350              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
10351             sd->balance_interval < sd->max_interval)
10352                 sd->balance_interval *= 2;
10353 out:
10354         return ld_moved;
10355 }
10356
10357 static inline unsigned long
10358 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
10359 {
10360         unsigned long interval = sd->balance_interval;
10361
10362         if (cpu_busy)
10363                 interval *= sd->busy_factor;
10364
10365         /* scale ms to jiffies */
10366         interval = msecs_to_jiffies(interval);
10367
10368         /*
10369          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
10370          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
10371          * from being multiples of each other.
10372          */
10373         if (cpu_busy)
10374                 interval -= 1;
10375
10376         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
10377
10378         return interval;
10379 }
10380
10381 static inline void
10382 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
10383 {
10384         unsigned long interval, next;
10385
10386         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
10387         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
10388         next = sd->last_balance + interval;
10389
10390         if (time_after(*next_balance, next))
10391                 *next_balance = next;
10392 }
10393
10394 /*
10395  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
10396  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
10397  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
10398  * avoids physical / logical imbalances.
10399  */
10400 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
10401 {
10402         struct rq *busiest_rq = data;
10403         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
10404         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
10405         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
10406         struct sched_domain *sd;
10407         struct task_struct *p = NULL;
10408         struct rq_flags rf;
10409
10410         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
10411         /*
10412          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
10413          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
10414          * inactive CPUs.
10415          */
10416         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
10417                 goto out_unlock;
10418
10419         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
10420         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
10421                      !busiest_rq->active_balance))
10422                 goto out_unlock;
10423
10424         /* Is there any task to move? */
10425         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
10426                 goto out_unlock;
10427
10428         /*
10429          * This condition is "impossible", if it occurs
10430          * we need to fix it. Originally reported by
10431          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
10432          */
10433         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
10434
10435         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
10436         rcu_read_lock();
10437         for_each_domain(target_cpu, sd) {
10438                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
10439                         break;
10440         }
10441
10442         if (likely(sd)) {
10443                 struct lb_env env = {
10444                         .sd             = sd,
10445                         .dst_cpu        = target_cpu,
10446                         .dst_rq         = target_rq,
10447                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
10448                         .src_rq         = busiest_rq,
10449                         .idle           = CPU_IDLE,
10450                         .flags          = LBF_ACTIVE_LB,
10451                 };
10452
10453                 schedstat_inc(sd->alb_count);
10454                 update_rq_clock(busiest_rq);
10455
10456                 p = detach_one_task(&env);
10457                 if (p) {
10458                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
10459                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
10460                         sd->nr_balance_failed = 0;
10461                 } else {
10462                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
10463                 }
10464         }
10465         rcu_read_unlock();
10466 out_unlock:
10467         busiest_rq->active_balance = 0;
10468         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
10469
10470         if (p)
10471                 attach_one_task(target_rq, p);
10472
10473         local_irq_enable();
10474
10475         return 0;
10476 }
10477
10478 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
10479
10480 /*
10481  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
10482  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
10483  */
10484 void update_max_interval(void)
10485 {
10486         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
10487 }
10488
10489 static inline bool update_newidle_cost(struct sched_domain *sd, u64 cost)
10490 {
10491         if (cost > sd->max_newidle_lb_cost) {
10492                 /*
10493                  * Track max cost of a domain to make sure to not delay the
10494                  * next wakeup on the CPU.
10495                  */
10496                 sd->max_newidle_lb_cost = cost;
10497                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
10498         } else if (time_after(jiffies, sd->last_decay_max_lb_cost + HZ)) {
10499                 /*
10500                  * Decay the newidle max times by ~1% per second to ensure that
10501                  * it is not outdated and the current max cost is actually
10502                  * shorter.
10503                  */
10504                 sd->max_newidle_lb_cost = (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
10505                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
10506
10507                 return true;
10508         }
10509
10510         return false;
10511 }
10512
10513 /*
10514  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
10515  * and initiates a balancing operation if so.
10516  *
10517  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
10518  */
10519 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
10520 {
10521         int continue_balancing = 1;
10522         int cpu = rq->cpu;
10523         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10524         unsigned long interval;
10525         struct sched_domain *sd;
10526         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10527         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
10528         int update_next_balance = 0;
10529         int need_serialize, need_decay = 0;
10530         u64 max_cost = 0;
10531
10532         rcu_read_lock();
10533         for_each_domain(cpu, sd) {
10534                 /*
10535                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
10536                  * visit to all the domains.
10537                  */
10538                 need_decay = update_newidle_cost(sd, 0);
10539                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
10540
10541                 /*
10542                  * Stop the load balance at this level. There is another
10543                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
10544                  * actively.
10545                  */
10546                 if (!continue_balancing) {
10547                         if (need_decay)
10548                                 continue;
10549                         break;
10550                 }
10551
10552                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10553
10554                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
10555                 if (need_serialize) {
10556                         if (!spin_trylock(&balancing))
10557                                 goto out;
10558                 }
10559
10560                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
10561                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
10562                                 /*
10563                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
10564                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
10565                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
10566                                  */
10567                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10568                                 busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
10569                         }
10570                         sd->last_balance = jiffies;
10571                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
10572                 }
10573                 if (need_serialize)
10574                         spin_unlock(&balancing);
10575 out:
10576                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
10577                         next_balance = sd->last_balance + interval;
10578                         update_next_balance = 1;
10579                 }
10580         }
10581         if (need_decay) {
10582                 /*
10583                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
10584                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
10585                  */
10586                 rq->max_idle_balance_cost =
10587                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
10588         }
10589         rcu_read_unlock();
10590
10591         /*
10592          * next_balance will be updated only when there is a need.
10593          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
10594          * updated.
10595          */
10596         if (likely(update_next_balance))
10597                 rq->next_balance = next_balance;
10598
10599 }
10600
10601 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
10602 {
10603         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
10604 }
10605
10606 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10607 /*
10608  * idle load balancing details
10609  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
10610  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
10611  *   load balancing for all the idle CPUs.
10612  * - HK_TYPE_MISC CPUs are used for this task, because HK_TYPE_SCHED not set
10613  *   anywhere yet.
10614  */
10615
10616 static inline int find_new_ilb(void)
10617 {
10618         int ilb;
10619         const struct cpumask *hk_mask;
10620
10621         hk_mask = housekeeping_cpumask(HK_TYPE_MISC);
10622
10623         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask, hk_mask) {
10624
10625                 if (ilb == smp_processor_id())
10626                         continue;
10627
10628                 if (idle_cpu(ilb))
10629                         return ilb;
10630         }
10631
10632         return nr_cpu_ids;
10633 }
10634
10635 /*
10636  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
10637  * idle CPU in the HK_TYPE_MISC housekeeping set (if there is one).
10638  */
10639 static void kick_ilb(unsigned int flags)
10640 {
10641         int ilb_cpu;
10642
10643         /*
10644          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
10645          * not if we only update stats.
10646          */
10647         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10648                 nohz.next_balance = jiffies+1;
10649
10650         ilb_cpu = find_new_ilb();
10651
10652         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
10653                 return;
10654
10655         /*
10656          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
10657          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
10658          */
10659         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
10660         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
10661                 return;
10662
10663         /*
10664          * This way we generate an IPI on the target CPU which
10665          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
10666          * will be run before returning from the IPI.
10667          */
10668         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
10669 }
10670
10671 /*
10672  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
10673  * of idle CPUs in the system.
10674  */
10675 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
10676 {
10677         unsigned long now = jiffies;
10678         struct sched_domain_shared *sds;
10679         struct sched_domain *sd;
10680         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
10681         unsigned int flags = 0;
10682
10683         if (unlikely(rq->idle_balance))
10684                 return;
10685
10686         /*
10687          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
10688          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
10689          */
10690         nohz_balance_exit_idle(rq);
10691
10692         /*
10693          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
10694          * balancing.
10695          */
10696         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
10697                 return;
10698
10699         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
10700             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
10701                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
10702
10703         if (time_before(now, nohz.next_balance))
10704                 goto out;
10705
10706         if (rq->nr_running >= 2) {
10707                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10708                 goto out;
10709         }
10710
10711         rcu_read_lock();
10712
10713         sd = rcu_dereference(rq->sd);
10714         if (sd) {
10715                 /*
10716                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
10717                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
10718                  * on.
10719                  */
10720                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
10721                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10722                         goto unlock;
10723                 }
10724         }
10725
10726         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
10727         if (sd) {
10728                 /*
10729                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
10730                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
10731                  * around.
10732                  */
10733                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
10734                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
10735                                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10736                                 goto unlock;
10737                         }
10738                 }
10739         }
10740
10741         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
10742         if (sd) {
10743                 /*
10744                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
10745                  * to run the misfit task on.
10746                  */
10747                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
10748                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10749                         goto unlock;
10750                 }
10751
10752                 /*
10753                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
10754                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
10755                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
10756                  *
10757                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
10758                  */
10759                 goto unlock;
10760         }
10761
10762         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
10763         if (sds) {
10764                 /*
10765                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
10766                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
10767                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
10768                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
10769                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
10770                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
10771                  * like this LLC domain has tasks we could move.
10772                  */
10773                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
10774                 if (nr_busy > 1) {
10775                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
10776                         goto unlock;
10777                 }
10778         }
10779 unlock:
10780         rcu_read_unlock();
10781 out:
10782         if (READ_ONCE(nohz.needs_update))
10783                 flags |= NOHZ_NEXT_KICK;
10784
10785         if (flags)
10786                 kick_ilb(flags);
10787 }
10788
10789 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
10790 {
10791         struct sched_domain *sd;
10792
10793         rcu_read_lock();
10794         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10795
10796         if (!sd || !sd->nohz_idle)
10797                 goto unlock;
10798         sd->nohz_idle = 0;
10799
10800         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10801 unlock:
10802         rcu_read_unlock();
10803 }
10804
10805 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
10806 {
10807         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
10808
10809         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
10810                 return;
10811
10812         rq->nohz_tick_stopped = 0;
10813         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10814         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
10815
10816         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
10817 }
10818
10819 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
10820 {
10821         struct sched_domain *sd;
10822
10823         rcu_read_lock();
10824         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
10825
10826         if (!sd || sd->nohz_idle)
10827                 goto unlock;
10828         sd->nohz_idle = 1;
10829
10830         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
10831 unlock:
10832         rcu_read_unlock();
10833 }
10834
10835 /*
10836  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
10837  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
10838  */
10839 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
10840 {
10841         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10842
10843         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
10844
10845         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
10846         if (!cpu_active(cpu))
10847                 return;
10848
10849         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
10850         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_TYPE_SCHED))
10851                 return;
10852
10853         /*
10854          * Can be set safely without rq->lock held
10855          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
10856          * rq->lock is held during the check and the clear
10857          */
10858         rq->has_blocked_load = 1;
10859
10860         /*
10861          * The tick is still stopped but load could have been added in the
10862          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
10863          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
10864          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
10865          */
10866         if (rq->nohz_tick_stopped)
10867                 goto out;
10868
10869         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
10870         if (on_null_domain(rq))
10871                 return;
10872
10873         rq->nohz_tick_stopped = 1;
10874
10875         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
10876         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
10877
10878         /*
10879          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
10880          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
10881          * and @needs_update stores.
10882          */
10883         smp_mb__after_atomic();
10884
10885         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
10886
10887         WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
10888 out:
10889         /*
10890          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
10891          * enable the periodic update of the load of idle cpus
10892          */
10893         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
10894 }
10895
10896 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq)
10897 {
10898         unsigned int cpu = rq->cpu;
10899
10900         if (!rq->has_blocked_load)
10901                 return false;
10902
10903         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
10904                 return false;
10905
10906         if (!time_after(jiffies, READ_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick)))
10907                 return true;
10908
10909         update_blocked_averages(cpu);
10910
10911         return rq->has_blocked_load;
10912 }
10913
10914 /*
10915  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
10916  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
10917  * tasks movement depending of flags.
10918  */
10919 static void _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
10920                                enum cpu_idle_type idle)
10921 {
10922         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
10923         unsigned long now = jiffies;
10924         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
10925         bool has_blocked_load = false;
10926         int update_next_balance = 0;
10927         int this_cpu = this_rq->cpu;
10928         int balance_cpu;
10929         struct rq *rq;
10930
10931         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
10932
10933         /*
10934          * We assume there will be no idle load after this update and clear
10935          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
10936          * set the has_blocked flag and trigger another update of idle load.
10937          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
10938          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
10939          * check the load of an idle cpu.
10940          *
10941          * Same applies to idle_cpus_mask vs needs_update.
10942          */
10943         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
10944                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
10945         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
10946                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 0);
10947
10948         /*
10949          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
10950          * store from nohz_balance_enter_idle().
10951          */
10952         smp_mb();
10953
10954         /*
10955          * Start with the next CPU after this_cpu so we will end with this_cpu and let a
10956          * chance for other idle cpu to pull load.
10957          */
10958         for_each_cpu_wrap(balance_cpu,  nohz.idle_cpus_mask, this_cpu+1) {
10959                 if (!idle_cpu(balance_cpu))
10960                         continue;
10961
10962                 /*
10963                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
10964                  * work being done for other CPUs. Next load
10965                  * balancing owner will pick it up.
10966                  */
10967                 if (need_resched()) {
10968                         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
10969                                 has_blocked_load = true;
10970                         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
10971                                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
10972                         goto abort;
10973                 }
10974
10975                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
10976
10977                 if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
10978                         has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq);
10979
10980                 /*
10981                  * If time for next balance is due,
10982                  * do the balance.
10983                  */
10984                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
10985                         struct rq_flags rf;
10986
10987                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10988                         update_rq_clock(rq);
10989                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10990
10991                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
10992                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
10993                 }
10994
10995                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
10996                         next_balance = rq->next_balance;
10997                         update_next_balance = 1;
10998                 }
10999         }
11000
11001         /*
11002          * next_balance will be updated only when there is a need.
11003          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
11004          * updated.
11005          */
11006         if (likely(update_next_balance))
11007                 nohz.next_balance = next_balance;
11008
11009         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
11010                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
11011                            now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
11012
11013 abort:
11014         /* There is still blocked load, enable periodic update */
11015         if (has_blocked_load)
11016                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
11017 }
11018
11019 /*
11020  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
11021  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
11022  */
11023 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
11024 {
11025         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
11026
11027         if (!flags)
11028                 return false;
11029
11030         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
11031
11032         if (idle != CPU_IDLE)
11033                 return false;
11034
11035         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
11036
11037         return true;
11038 }
11039
11040 /*
11041  * Check if we need to run the ILB for updating blocked load before entering
11042  * idle state.
11043  */
11044 void nohz_run_idle_balance(int cpu)
11045 {
11046         unsigned int flags;
11047
11048         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(cpu));
11049
11050         /*
11051          * Update the blocked load only if no SCHED_SOFTIRQ is about to happen
11052          * (ie NOHZ_STATS_KICK set) and will do the same.
11053          */
11054         if ((flags == NOHZ_NEWILB_KICK) && !need_resched())
11055                 _nohz_idle_balance(cpu_rq(cpu), NOHZ_STATS_KICK, CPU_IDLE);
11056 }
11057
11058 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
11059 {
11060         int this_cpu = this_rq->cpu;
11061
11062         /*
11063          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
11064          * housekeeping
11065          */
11066         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_TYPE_SCHED))
11067                 return;
11068
11069         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
11070         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
11071                 return;
11072
11073         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
11074         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
11075             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
11076                 return;
11077
11078         /*
11079          * Set the need to trigger ILB in order to update blocked load
11080          * before entering idle state.
11081          */
11082         atomic_or(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(this_cpu));
11083 }
11084
11085 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
11086 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
11087
11088 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
11089 {
11090         return false;
11091 }
11092
11093 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
11094 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
11095
11096 /*
11097  * newidle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
11098  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
11099  *
11100  * Returns:
11101  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
11102  *     0 - failed, no new tasks
11103  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
11104  */
11105 static int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
11106 {
11107         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
11108         int this_cpu = this_rq->cpu;
11109         u64 t0, t1, curr_cost = 0;
11110         struct sched_domain *sd;
11111         int pulled_task = 0;
11112
11113         update_misfit_status(NULL, this_rq);
11114
11115         /*
11116          * There is a task waiting to run. No need to search for one.
11117          * Return 0; the task will be enqueued when switching to idle.
11118          */
11119         if (this_rq->ttwu_pending)
11120                 return 0;
11121
11122         /*
11123          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
11124          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
11125          */
11126         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
11127
11128         /*
11129          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
11130          */
11131         if (!cpu_active(this_cpu))
11132                 return 0;
11133
11134         /*
11135          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
11136          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
11137          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
11138          * re-start the picking loop.
11139          */
11140         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
11141
11142         rcu_read_lock();
11143         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
11144
11145         if (!READ_ONCE(this_rq->rd->overload) ||
11146             (sd && this_rq->avg_idle < sd->max_newidle_lb_cost)) {
11147
11148                 if (sd)
11149                         update_next_balance(sd, &next_balance);
11150                 rcu_read_unlock();
11151
11152                 goto out;
11153         }
11154         rcu_read_unlock();
11155
11156         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
11157
11158         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
11159         update_blocked_averages(this_cpu);
11160
11161         rcu_read_lock();
11162         for_each_domain(this_cpu, sd) {
11163                 int continue_balancing = 1;
11164                 u64 domain_cost;
11165
11166                 update_next_balance(sd, &next_balance);
11167
11168                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost)
11169                         break;
11170
11171                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
11172
11173                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
11174                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
11175                                                    &continue_balancing);
11176
11177                         t1 = sched_clock_cpu(this_cpu);
11178                         domain_cost = t1 - t0;
11179                         update_newidle_cost(sd, domain_cost);
11180
11181                         curr_cost += domain_cost;
11182                         t0 = t1;
11183                 }
11184
11185                 /*
11186                  * Stop searching for tasks to pull if there are
11187                  * now runnable tasks on this rq.
11188                  */
11189                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0 ||
11190                     this_rq->ttwu_pending)
11191                         break;
11192         }
11193         rcu_read_unlock();
11194
11195         raw_spin_rq_lock(this_rq);
11196
11197         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
11198                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
11199
11200         /*
11201          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
11202          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
11203          * pretend we pulled a task.
11204          */
11205         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
11206                 pulled_task = 1;
11207
11208         /* Is there a task of a high priority class? */
11209         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
11210                 pulled_task = -1;
11211
11212 out:
11213         /* Move the next balance forward */
11214         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
11215                 this_rq->next_balance = next_balance;
11216
11217         if (pulled_task)
11218                 this_rq->idle_stamp = 0;
11219         else
11220                 nohz_newidle_balance(this_rq);
11221
11222         rq_repin_lock(this_rq, rf);
11223
11224         return pulled_task;
11225 }
11226
11227 /*
11228  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
11229  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
11230  */
11231 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
11232 {
11233         struct rq *this_rq = this_rq();
11234         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
11235                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
11236
11237         /*
11238          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
11239          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
11240          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
11241          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
11242          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
11243          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
11244          */
11245         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
11246                 return;
11247
11248         /* normal load balance */
11249         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
11250         rebalance_domains(this_rq, idle);
11251 }
11252
11253 /*
11254  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
11255  */
11256 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
11257 {
11258         /*
11259          * Don't need to rebalance while attached to NULL domain or
11260          * runqueue CPU is not active
11261          */
11262         if (unlikely(on_null_domain(rq) || !cpu_active(cpu_of(rq))))
11263                 return;
11264
11265         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
11266                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
11267
11268         nohz_balancer_kick(rq);
11269 }
11270
11271 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
11272 {
11273         update_sysctl();
11274
11275         update_runtime_enabled(rq);
11276 }
11277
11278 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
11279 {
11280         update_sysctl();
11281
11282         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
11283         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
11284 }
11285
11286 #endif /* CONFIG_SMP */
11287
11288 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
11289 static inline bool
11290 __entity_slice_used(struct sched_entity *se, int min_nr_tasks)
11291 {
11292         u64 slice = sched_slice(cfs_rq_of(se), se);
11293         u64 rtime = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
11294
11295         return (rtime * min_nr_tasks > slice);
11296 }
11297
11298 #define MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE   2
11299 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
11300 {
11301         if (!sched_core_enabled(rq))
11302                 return;
11303
11304         /*
11305          * If runqueue has only one task which used up its slice and
11306          * if the sibling is forced idle, then trigger schedule to
11307          * give forced idle task a chance.
11308          *
11309          * sched_slice() considers only this active rq and it gets the
11310          * whole slice. But during force idle, we have siblings acting
11311          * like a single runqueue and hence we need to consider runnable
11312          * tasks on this CPU and the forced idle CPU. Ideally, we should
11313          * go through the forced idle rq, but that would be a perf hit.
11314          * We can assume that the forced idle CPU has at least
11315          * MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE - 1 tasks and use that to check
11316          * if we need to give up the CPU.
11317          */
11318         if (rq->core->core_forceidle_count && rq->cfs.nr_running == 1 &&
11319             __entity_slice_used(&curr->se, MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE))
11320                 resched_curr(rq);
11321 }
11322
11323 /*
11324  * se_fi_update - Update the cfs_rq->min_vruntime_fi in a CFS hierarchy if needed.
11325  */
11326 static void se_fi_update(struct sched_entity *se, unsigned int fi_seq, bool forceidle)
11327 {
11328         for_each_sched_entity(se) {
11329                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11330
11331                 if (forceidle) {
11332                         if (cfs_rq->forceidle_seq == fi_seq)
11333                                 break;
11334                         cfs_rq->forceidle_seq = fi_seq;
11335                 }
11336
11337                 cfs_rq->min_vruntime_fi = cfs_rq->min_vruntime;
11338         }
11339 }
11340
11341 void task_vruntime_update(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool in_fi)
11342 {
11343         struct sched_entity *se = &p->se;
11344
11345         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
11346                 return;
11347
11348         se_fi_update(se, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11349 }
11350
11351 bool cfs_prio_less(struct task_struct *a, struct task_struct *b, bool in_fi)
11352 {
11353         struct rq *rq = task_rq(a);
11354         struct sched_entity *sea = &a->se;
11355         struct sched_entity *seb = &b->se;
11356         struct cfs_rq *cfs_rqa;
11357         struct cfs_rq *cfs_rqb;
11358         s64 delta;
11359
11360         SCHED_WARN_ON(task_rq(b)->core != rq->core);
11361
11362 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11363         /*
11364          * Find an se in the hierarchy for tasks a and b, such that the se's
11365          * are immediate siblings.
11366          */
11367         while (sea->cfs_rq->tg != seb->cfs_rq->tg) {
11368                 int sea_depth = sea->depth;
11369                 int seb_depth = seb->depth;
11370
11371                 if (sea_depth >= seb_depth)
11372                         sea = parent_entity(sea);
11373                 if (sea_depth <= seb_depth)
11374                         seb = parent_entity(seb);
11375         }
11376
11377         se_fi_update(sea, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11378         se_fi_update(seb, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
11379
11380         cfs_rqa = sea->cfs_rq;
11381         cfs_rqb = seb->cfs_rq;
11382 #else
11383         cfs_rqa = &task_rq(a)->cfs;
11384         cfs_rqb = &task_rq(b)->cfs;
11385 #endif
11386
11387         /*
11388          * Find delta after normalizing se's vruntime with its cfs_rq's
11389          * min_vruntime_fi, which would have been updated in prior calls
11390          * to se_fi_update().
11391          */
11392         delta = (s64)(sea->vruntime - seb->vruntime) +
11393                 (s64)(cfs_rqb->min_vruntime_fi - cfs_rqa->min_vruntime_fi);
11394
11395         return delta > 0;
11396 }
11397 #else
11398 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr) {}
11399 #endif
11400
11401 /*
11402  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
11403  *
11404  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
11405  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
11406  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
11407  * parameters.
11408  */
11409 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
11410 {
11411         struct cfs_rq *cfs_rq;
11412         struct sched_entity *se = &curr->se;
11413
11414         for_each_sched_entity(se) {
11415                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11416                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
11417         }
11418
11419         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
11420                 task_tick_numa(rq, curr);
11421
11422         update_misfit_status(curr, rq);
11423         update_overutilized_status(task_rq(curr));
11424
11425         task_tick_core(rq, curr);
11426 }
11427
11428 /*
11429  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
11430  *  - child not yet on the tasklist
11431  *  - preemption disabled
11432  */
11433 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
11434 {
11435         struct cfs_rq *cfs_rq;
11436         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
11437         struct rq *rq = this_rq();
11438         struct rq_flags rf;
11439
11440         rq_lock(rq, &rf);
11441         update_rq_clock(rq);
11442
11443         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
11444         curr = cfs_rq->curr;
11445         if (curr) {
11446                 update_curr(cfs_rq);
11447                 se->vruntime = curr->vruntime;
11448         }
11449         place_entity(cfs_rq, se, 1);
11450
11451         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
11452                 /*
11453                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
11454                  * 'current' within the tree based on its new key value.
11455                  */
11456                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
11457                 resched_curr(rq);
11458         }
11459
11460         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11461         rq_unlock(rq, &rf);
11462 }
11463
11464 /*
11465  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
11466  * the current task.
11467  */
11468 static void
11469 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
11470 {
11471         if (!task_on_rq_queued(p))
11472                 return;
11473
11474         if (rq->cfs.nr_running == 1)
11475                 return;
11476
11477         /*
11478          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
11479          * our priority decreased, or if we are not currently running on
11480          * this runqueue and our priority is higher than the current's
11481          */
11482         if (task_current(rq, p)) {
11483                 if (p->prio > oldprio)
11484                         resched_curr(rq);
11485         } else
11486                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
11487 }
11488
11489 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
11490 {
11491         struct sched_entity *se = &p->se;
11492
11493         /*
11494          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
11495          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
11496          * vruntime.
11497          */
11498         if (p->on_rq)
11499                 return true;
11500
11501         /*
11502          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
11503          * But there are some cases where it has already been normalized:
11504          *
11505          * - A forked child which is waiting for being woken up by
11506          *   wake_up_new_task().
11507          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
11508          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
11509          */
11510         if (!se->sum_exec_runtime ||
11511             (READ_ONCE(p->__state) == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
11512                 return true;
11513
11514         return false;
11515 }
11516
11517 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11518 /*
11519  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
11520  * visible to the root
11521  */
11522 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11523 {
11524         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11525
11526         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
11527                 return;
11528
11529         if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
11530                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
11531
11532         /* Start to propagate at parent */
11533         se = se->parent;
11534
11535         for_each_sched_entity(se) {
11536                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11537
11538                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
11539
11540                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
11541                         break;
11542
11543                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
11544                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
11545         }
11546 }
11547 #else
11548 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
11549 #endif
11550
11551 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11552 {
11553         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11554
11555         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
11556         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
11557         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11558         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11559         propagate_entity_cfs_rq(se);
11560 }
11561
11562 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
11563 {
11564         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11565
11566 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11567         /*
11568          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
11569          * class maintain depth value), reset depth properly.
11570          */
11571         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
11572 #endif
11573
11574         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
11575         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
11576         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
11577         update_tg_load_avg(cfs_rq);
11578         propagate_entity_cfs_rq(se);
11579 }
11580
11581 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11582 {
11583         struct sched_entity *se = &p->se;
11584         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11585
11586         if (!vruntime_normalized(p)) {
11587                 /*
11588                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
11589                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
11590                  */
11591                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
11592                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
11593         }
11594
11595         detach_entity_cfs_rq(se);
11596 }
11597
11598 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
11599 {
11600         struct sched_entity *se = &p->se;
11601         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11602
11603         attach_entity_cfs_rq(se);
11604
11605         if (!vruntime_normalized(p))
11606                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
11607 }
11608
11609 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11610 {
11611         detach_task_cfs_rq(p);
11612 }
11613
11614 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
11615 {
11616         attach_task_cfs_rq(p);
11617
11618         if (task_on_rq_queued(p)) {
11619                 /*
11620                  * We were most likely switched from sched_rt, so
11621                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
11622                  * if we can still preempt the current task.
11623                  */
11624                 if (task_current(rq, p))
11625                         resched_curr(rq);
11626                 else
11627                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
11628         }
11629 }
11630
11631 /* Account for a task changing its policy or group.
11632  *
11633  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
11634  * migrates between groups/classes.
11635  */
11636 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
11637 {
11638         struct sched_entity *se = &p->se;
11639
11640 #ifdef CONFIG_SMP
11641         if (task_on_rq_queued(p)) {
11642                 /*
11643                  * Move the next running task to the front of the list, so our
11644                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
11645                  */
11646                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
11647         }
11648 #endif
11649
11650         for_each_sched_entity(se) {
11651                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11652
11653                 set_next_entity(cfs_rq, se);
11654                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
11655                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
11656         }
11657 }
11658
11659 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
11660 {
11661         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
11662         u64_u32_store(cfs_rq->min_vruntime, (u64)(-(1LL << 20)));
11663 #ifdef CONFIG_SMP
11664         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
11665 #endif
11666 }
11667
11668 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
11669 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
11670 {
11671         struct sched_entity *se = &p->se;
11672
11673         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11674         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
11675 }
11676
11677 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
11678 {
11679         detach_task_cfs_rq(p);
11680         set_task_rq(p, task_cpu(p));
11681
11682 #ifdef CONFIG_SMP
11683         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
11684         p->se.avg.last_update_time = 0;
11685 #endif
11686         attach_task_cfs_rq(p);
11687 }
11688
11689 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
11690 {
11691         switch (type) {
11692         case TASK_SET_GROUP:
11693                 task_set_group_fair(p);
11694                 break;
11695
11696         case TASK_MOVE_GROUP:
11697                 task_move_group_fair(p);
11698                 break;
11699         }
11700 }
11701
11702 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11703 {
11704         int i;
11705
11706         for_each_possible_cpu(i) {
11707                 if (tg->cfs_rq)
11708                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
11709                 if (tg->se)
11710                         kfree(tg->se[i]);
11711         }
11712
11713         kfree(tg->cfs_rq);
11714         kfree(tg->se);
11715 }
11716
11717 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11718 {
11719         struct sched_entity *se;
11720         struct cfs_rq *cfs_rq;
11721         int i;
11722
11723         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
11724         if (!tg->cfs_rq)
11725                 goto err;
11726         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
11727         if (!tg->se)
11728                 goto err;
11729
11730         tg->shares = NICE_0_LOAD;
11731
11732         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11733
11734         for_each_possible_cpu(i) {
11735                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
11736                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11737                 if (!cfs_rq)
11738                         goto err;
11739
11740                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity_stats),
11741                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
11742                 if (!se)
11743                         goto err_free_rq;
11744
11745                 init_cfs_rq(cfs_rq);
11746                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
11747                 init_entity_runnable_average(se);
11748         }
11749
11750         return 1;
11751
11752 err_free_rq:
11753         kfree(cfs_rq);
11754 err:
11755         return 0;
11756 }
11757
11758 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11759 {
11760         struct sched_entity *se;
11761         struct rq_flags rf;
11762         struct rq *rq;
11763         int i;
11764
11765         for_each_possible_cpu(i) {
11766                 rq = cpu_rq(i);
11767                 se = tg->se[i];
11768                 rq_lock_irq(rq, &rf);
11769                 update_rq_clock(rq);
11770                 attach_entity_cfs_rq(se);
11771                 sync_throttle(tg, i);
11772                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
11773         }
11774 }
11775
11776 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
11777 {
11778         unsigned long flags;
11779         struct rq *rq;
11780         int cpu;
11781
11782         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
11783
11784         for_each_possible_cpu(cpu) {
11785                 if (tg->se[cpu])
11786                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
11787
11788                 /*
11789                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
11790                  * check on_list without danger of it being re-added.
11791                  */
11792                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
11793                         continue;
11794
11795                 rq = cpu_rq(cpu);
11796
11797                 raw_spin_rq_lock_irqsave(rq, flags);
11798                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
11799                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(rq, flags);
11800         }
11801 }
11802
11803 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
11804                         struct sched_entity *se, int cpu,
11805                         struct sched_entity *parent)
11806 {
11807         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
11808
11809         cfs_rq->tg = tg;
11810         cfs_rq->rq = rq;
11811         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
11812
11813         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
11814         tg->se[cpu] = se;
11815
11816         /* se could be NULL for root_task_group */
11817         if (!se)
11818                 return;
11819
11820         if (!parent) {
11821                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
11822                 se->depth = 0;
11823         } else {
11824                 se->cfs_rq = parent->my_q;
11825                 se->depth = parent->depth + 1;
11826         }
11827
11828         se->my_q = cfs_rq;
11829         /* guarantee group entities always have weight */
11830         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
11831         se->parent = parent;
11832 }
11833
11834 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
11835
11836 static int __sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11837 {
11838         int i;
11839
11840         lockdep_assert_held(&shares_mutex);
11841
11842         /*
11843          * We can't change the weight of the root cgroup.
11844          */
11845         if (!tg->se[0])
11846                 return -EINVAL;
11847
11848         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
11849
11850         if (tg->shares == shares)
11851                 return 0;
11852
11853         tg->shares = shares;
11854         for_each_possible_cpu(i) {
11855                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11856                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11857                 struct rq_flags rf;
11858
11859                 /* Propagate contribution to hierarchy */
11860                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11861                 update_rq_clock(rq);
11862                 for_each_sched_entity(se) {
11863                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
11864                         update_cfs_group(se);
11865                 }
11866                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11867         }
11868
11869         return 0;
11870 }
11871
11872 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
11873 {
11874         int ret;
11875
11876         mutex_lock(&shares_mutex);
11877         if (tg_is_idle(tg))
11878                 ret = -EINVAL;
11879         else
11880                 ret = __sched_group_set_shares(tg, shares);
11881         mutex_unlock(&shares_mutex);
11882
11883         return ret;
11884 }
11885
11886 int sched_group_set_idle(struct task_group *tg, long idle)
11887 {
11888         int i;
11889
11890         if (tg == &root_task_group)
11891                 return -EINVAL;
11892
11893         if (idle < 0 || idle > 1)
11894                 return -EINVAL;
11895
11896         mutex_lock(&shares_mutex);
11897
11898         if (tg->idle == idle) {
11899                 mutex_unlock(&shares_mutex);
11900                 return 0;
11901         }
11902
11903         tg->idle = idle;
11904
11905         for_each_possible_cpu(i) {
11906                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
11907                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
11908                 struct cfs_rq *parent_cfs_rq, *grp_cfs_rq = tg->cfs_rq[i];
11909                 bool was_idle = cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq);
11910                 long idle_task_delta;
11911                 struct rq_flags rf;
11912
11913                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
11914
11915                 grp_cfs_rq->idle = idle;
11916                 if (WARN_ON_ONCE(was_idle == cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq)))
11917                         goto next_cpu;
11918
11919                 if (se->on_rq) {
11920                         parent_cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11921                         if (cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
11922                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running++;
11923                         else
11924                                 parent_cfs_rq->idle_nr_running--;
11925                 }
11926
11927                 idle_task_delta = grp_cfs_rq->h_nr_running -
11928                                   grp_cfs_rq->idle_h_nr_running;
11929                 if (!cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
11930                         idle_task_delta *= -1;
11931
11932                 for_each_sched_entity(se) {
11933                         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
11934
11935                         if (!se->on_rq)
11936                                 break;
11937
11938                         cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
11939
11940                         /* Already accounted at parent level and above. */
11941                         if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
11942                                 break;
11943                 }
11944
11945 next_cpu:
11946                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
11947         }
11948
11949         /* Idle groups have minimum weight. */
11950         if (tg_is_idle(tg))
11951                 __sched_group_set_shares(tg, scale_load(WEIGHT_IDLEPRIO));
11952         else
11953                 __sched_group_set_shares(tg, NICE_0_LOAD);
11954
11955         mutex_unlock(&shares_mutex);
11956         return 0;
11957 }
11958
11959 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11960
11961 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11962
11963 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
11964 {
11965         return 1;
11966 }
11967
11968 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11969
11970 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
11971
11972 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
11973
11974
11975 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
11976 {
11977         struct sched_entity *se = &task->se;
11978         unsigned int rr_interval = 0;
11979
11980         /*
11981          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
11982          * idle runqueue:
11983          */
11984         if (rq->cfs.load.weight)
11985                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
11986
11987         return rr_interval;
11988 }
11989
11990 /*
11991  * All the scheduling class methods:
11992  */
11993 DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
11994
11995         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
11996         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
11997         .yield_task             = yield_task_fair,
11998         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
11999
12000         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
12001
12002         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
12003         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
12004         .set_next_task          = set_next_task_fair,
12005
12006 #ifdef CONFIG_SMP
12007         .balance                = balance_fair,
12008         .pick_task              = pick_task_fair,
12009         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
12010         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
12011
12012         .rq_online              = rq_online_fair,
12013         .rq_offline             = rq_offline_fair,
12014
12015         .task_dead              = task_dead_fair,
12016         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
12017 #endif
12018
12019         .task_tick              = task_tick_fair,
12020         .task_fork              = task_fork_fair,
12021
12022         .prio_changed           = prio_changed_fair,
12023         .switched_from          = switched_from_fair,
12024         .switched_to            = switched_to_fair,
12025
12026         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
12027
12028         .update_curr            = update_curr_fair,
12029
12030 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
12031         .task_change_group      = task_change_group_fair,
12032 #endif
12033
12034 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
12035         .uclamp_enabled         = 1,
12036 #endif
12037 };
12038
12039 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
12040 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
12041 {
12042         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
12043
12044         rcu_read_lock();
12045         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
12046                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
12047         rcu_read_unlock();
12048 }
12049
12050 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
12051 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
12052 {
12053         int node;
12054         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
12055         struct numa_group *ng;
12056
12057         rcu_read_lock();
12058         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
12059         for_each_online_node(node) {
12060                 if (p->numa_faults) {
12061                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
12062                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
12063                 }
12064                 if (ng) {
12065                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
12066                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
12067                 }
12068                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
12069         }
12070         rcu_read_unlock();
12071 }
12072 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
12073 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
12074
12075 __init void init_sched_fair_class(void)
12076 {
12077 #ifdef CONFIG_SMP
12078         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
12079
12080 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
12081         nohz.next_balance = jiffies;
12082         nohz.next_blocked = jiffies;
12083         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
12084 #endif
12085 #endif /* SMP */
12086
12087 }