7a14da5396fb23d9e941ee16f53e204f82eeac74
[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 #include <linux/sched/prio.h>
41
42 #include <linux/cpuidle.h>
43 #include <linux/interrupt.h>
44 #include <linux/memory-tiers.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/mutex_api.h>
47 #include <linux/profile.h>
48 #include <linux/psi.h>
49 #include <linux/ratelimit.h>
50 #include <linux/task_work.h>
51 #include <linux/rbtree_augmented.h>
52
53 #include <asm/switch_to.h>
54
55 #include <uapi/linux/sched/types.h>
56
57 #include "sched.h"
58 #include "stats.h"
59 #include "autogroup.h"
60
61 /*
62  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
63  *
64  * Options are:
65  *
66  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
67  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmically, *1+ilog(ncpus)
68  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
69  *
70  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
71  */
72 unsigned int sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
73
74 /*
75  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
76  *
77  * (default: 0.70 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
78  */
79 unsigned int sysctl_sched_base_slice                    = 700000ULL;
80 static unsigned int normalized_sysctl_sched_base_slice  = 700000ULL;
81
82 __read_mostly unsigned int sysctl_sched_migration_cost  = 500000UL;
83
84 static int __init setup_sched_thermal_decay_shift(char *str)
85 {
86         pr_warn("Ignoring the deprecated sched_thermal_decay_shift= option\n");
87         return 1;
88 }
89 __setup("sched_thermal_decay_shift=", setup_sched_thermal_decay_shift);
90
91 #ifdef CONFIG_SMP
92 /*
93  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
94  */
95 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
96 {
97         return -cpu;
98 }
99
100 /*
101  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity.
102  *
103  * (default: ~20%)
104  */
105 #define fits_capacity(cap, max) ((cap) * 1280 < (max) * 1024)
106
107 /*
108  * The margin used when comparing CPU capacities.
109  * is 'cap1' noticeably greater than 'cap2'
110  *
111  * (default: ~5%)
112  */
113 #define capacity_greater(cap1, cap2) ((cap1) * 1024 > (cap2) * 1078)
114 #endif
115
116 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
117 /*
118  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
119  * each time a cfs_rq requests quota.
120  *
121  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
122  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
123  * we will always only issue the remaining available time.
124  *
125  * (default: 5 msec, units: microseconds)
126  */
127 static unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice            = 5000UL;
128 #endif
129
130 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
131 /* Restrict the NUMA promotion throughput (MB/s) for each target node. */
132 static unsigned int sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit = 65536;
133 #endif
134
135 #ifdef CONFIG_SYSCTL
136 static const struct ctl_table sched_fair_sysctls[] = {
137 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
138         {
139                 .procname       = "sched_cfs_bandwidth_slice_us",
140                 .data           = &sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice,
141                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
142                 .mode           = 0644,
143                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
144                 .extra1         = SYSCTL_ONE,
145         },
146 #endif
147 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
148         {
149                 .procname       = "numa_balancing_promote_rate_limit_MBps",
150                 .data           = &sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit,
151                 .maxlen         = sizeof(unsigned int),
152                 .mode           = 0644,
153                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
154                 .extra1         = SYSCTL_ZERO,
155         },
156 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
157 };
158
159 static int __init sched_fair_sysctl_init(void)
160 {
161         register_sysctl_init("kernel", sched_fair_sysctls);
162         return 0;
163 }
164 late_initcall(sched_fair_sysctl_init);
165 #endif
166
167 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
168 {
169         lw->weight += inc;
170         lw->inv_weight = 0;
171 }
172
173 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
174 {
175         lw->weight -= dec;
176         lw->inv_weight = 0;
177 }
178
179 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
180 {
181         lw->weight = w;
182         lw->inv_weight = 0;
183 }
184
185 /*
186  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
187  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
188  * to users decreases. But the relationship is not linear,
189  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
190  * number of CPUs.
191  *
192  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
193  */
194 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
195 {
196         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
197         unsigned int factor;
198
199         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
200         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
201                 factor = 1;
202                 break;
203         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
204                 factor = cpus;
205                 break;
206         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
207         default:
208                 factor = 1 + ilog2(cpus);
209                 break;
210         }
211
212         return factor;
213 }
214
215 static void update_sysctl(void)
216 {
217         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
218
219 #define SET_SYSCTL(name) \
220         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
221         SET_SYSCTL(sched_base_slice);
222 #undef SET_SYSCTL
223 }
224
225 void __init sched_init_granularity(void)
226 {
227         update_sysctl();
228 }
229
230 #define WMULT_CONST     (~0U)
231 #define WMULT_SHIFT     32
232
233 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
234 {
235         unsigned long w;
236
237         if (likely(lw->inv_weight))
238                 return;
239
240         w = scale_load_down(lw->weight);
241
242         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
243                 lw->inv_weight = 1;
244         else if (unlikely(!w))
245                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
246         else
247                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
248 }
249
250 /*
251  * delta_exec * weight / lw.weight
252  *   OR
253  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
254  *
255  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
256  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
257  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
258  *
259  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
260  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
261  */
262 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
263 {
264         u64 fact = scale_load_down(weight);
265         u32 fact_hi = (u32)(fact >> 32);
266         int shift = WMULT_SHIFT;
267         int fs;
268
269         __update_inv_weight(lw);
270
271         if (unlikely(fact_hi)) {
272                 fs = fls(fact_hi);
273                 shift -= fs;
274                 fact >>= fs;
275         }
276
277         fact = mul_u32_u32(fact, lw->inv_weight);
278
279         fact_hi = (u32)(fact >> 32);
280         if (fact_hi) {
281                 fs = fls(fact_hi);
282                 shift -= fs;
283                 fact >>= fs;
284         }
285
286         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
287 }
288
289 /*
290  * delta /= w
291  */
292 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
293 {
294         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
295                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
296
297         return delta;
298 }
299
300 const struct sched_class fair_sched_class;
301
302 /**************************************************************
303  * CFS operations on generic schedulable entities:
304  */
305
306 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
307
308 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
309 #define for_each_sched_entity(se) \
310                 for (; se; se = se->parent)
311
312 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
313 {
314         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
315         int cpu = cpu_of(rq);
316
317         if (cfs_rq->on_list)
318                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
319
320         cfs_rq->on_list = 1;
321
322         /*
323          * Ensure we either appear before our parent (if already
324          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
325          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
326          * reduces this to two cases and a special case for the root
327          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
328          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
329          * to a tree or when we reach the top of the tree
330          */
331         if (cfs_rq->tg->parent &&
332             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
333                 /*
334                  * If parent is already on the list, we add the child
335                  * just before. Thanks to circular linked property of
336                  * the list, this means to put the child at the tail
337                  * of the list that starts by parent.
338                  */
339                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
340                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
341                 /*
342                  * The branch is now connected to its tree so we can
343                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
344                  * list.
345                  */
346                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
347                 return true;
348         }
349
350         if (!cfs_rq->tg->parent) {
351                 /*
352                  * cfs rq without parent should be put
353                  * at the tail of the list.
354                  */
355                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
356                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
357                 /*
358                  * We have reach the top of a tree so we can reset
359                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
360                  */
361                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
362                 return true;
363         }
364
365         /*
366          * The parent has not already been added so we want to
367          * make sure that it will be put after us.
368          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
369          * where we will add parent.
370          */
371         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
372         /*
373          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
374          * of the branch
375          */
376         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
377         return false;
378 }
379
380 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
381 {
382         if (cfs_rq->on_list) {
383                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
384
385                 /*
386                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
387                  * it can happen the tmp_alone_branch points to the leaf that
388                  * we finally want to delete. In this case, tmp_alone_branch moves
389                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
390                  * at the end of the enqueue.
391                  */
392                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
393                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
394
395                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
396                 cfs_rq->on_list = 0;
397         }
398 }
399
400 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
401 {
402         WARN_ON_ONCE(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
403 }
404
405 /* Iterate through all leaf cfs_rq's on a runqueue */
406 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
407         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
408                                  leaf_cfs_rq_list)
409
410 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
411 static inline struct cfs_rq *
412 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
413 {
414         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
415                 return se->cfs_rq;
416
417         return NULL;
418 }
419
420 static inline struct sched_entity *parent_entity(const struct sched_entity *se)
421 {
422         return se->parent;
423 }
424
425 static void
426 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
427 {
428         int se_depth, pse_depth;
429
430         /*
431          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
432          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
433          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
434          * parent.
435          */
436
437         /* First walk up until both entities are at same depth */
438         se_depth = (*se)->depth;
439         pse_depth = (*pse)->depth;
440
441         while (se_depth > pse_depth) {
442                 se_depth--;
443                 *se = parent_entity(*se);
444         }
445
446         while (pse_depth > se_depth) {
447                 pse_depth--;
448                 *pse = parent_entity(*pse);
449         }
450
451         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
452                 *se = parent_entity(*se);
453                 *pse = parent_entity(*pse);
454         }
455 }
456
457 static int tg_is_idle(struct task_group *tg)
458 {
459         return tg->idle > 0;
460 }
461
462 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
463 {
464         return cfs_rq->idle > 0;
465 }
466
467 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
468 {
469         if (entity_is_task(se))
470                 return task_has_idle_policy(task_of(se));
471         return cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se));
472 }
473
474 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
475
476 #define for_each_sched_entity(se) \
477                 for (; se; se = NULL)
478
479 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
480 {
481         return true;
482 }
483
484 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
485 {
486 }
487
488 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
489 {
490 }
491
492 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
493                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
494
495 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
496 {
497         return NULL;
498 }
499
500 static inline void
501 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
502 {
503 }
504
505 static inline int tg_is_idle(struct task_group *tg)
506 {
507         return 0;
508 }
509
510 static int cfs_rq_is_idle(struct cfs_rq *cfs_rq)
511 {
512         return 0;
513 }
514
515 static int se_is_idle(struct sched_entity *se)
516 {
517         return task_has_idle_policy(task_of(se));
518 }
519
520 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
521
522 static __always_inline
523 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
524
525 /**************************************************************
526  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
527  */
528
529 static inline __maybe_unused u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
530 {
531         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
532         if (delta > 0)
533                 max_vruntime = vruntime;
534
535         return max_vruntime;
536 }
537
538 static inline __maybe_unused u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
539 {
540         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
541         if (delta < 0)
542                 min_vruntime = vruntime;
543
544         return min_vruntime;
545 }
546
547 static inline bool entity_before(const struct sched_entity *a,
548                                  const struct sched_entity *b)
549 {
550         /*
551          * Tiebreak on vruntime seems unnecessary since it can
552          * hardly happen.
553          */
554         return (s64)(a->deadline - b->deadline) < 0;
555 }
556
557 static inline s64 entity_key(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
558 {
559         return (s64)(se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime);
560 }
561
562 #define __node_2_se(node) \
563         rb_entry((node), struct sched_entity, run_node)
564
565 /*
566  * Compute virtual time from the per-task service numbers:
567  *
568  * Fair schedulers conserve lag:
569  *
570  *   \Sum lag_i = 0
571  *
572  * Where lag_i is given by:
573  *
574  *   lag_i = S - s_i = w_i * (V - v_i)
575  *
576  * Where S is the ideal service time and V is it's virtual time counterpart.
577  * Therefore:
578  *
579  *   \Sum lag_i = 0
580  *   \Sum w_i * (V - v_i) = 0
581  *   \Sum w_i * V - w_i * v_i = 0
582  *
583  * From which we can solve an expression for V in v_i (which we have in
584  * se->vruntime):
585  *
586  *       \Sum v_i * w_i   \Sum v_i * w_i
587  *   V = -------------- = --------------
588  *          \Sum w_i            W
589  *
590  * Specifically, this is the weighted average of all entity virtual runtimes.
591  *
592  * [[ NOTE: this is only equal to the ideal scheduler under the condition
593  *          that join/leave operations happen at lag_i = 0, otherwise the
594  *          virtual time has non-contiguous motion equivalent to:
595  *
596  *            V +-= lag_i / W
597  *
598  *          Also see the comment in place_entity() that deals with this. ]]
599  *
600  * However, since v_i is u64, and the multiplication could easily overflow
601  * transform it into a relative form that uses smaller quantities:
602  *
603  * Substitute: v_i == (v_i - v0) + v0
604  *
605  *     \Sum ((v_i - v0) + v0) * w_i   \Sum (v_i - v0) * w_i
606  * V = ---------------------------- = --------------------- + v0
607  *                  W                            W
608  *
609  * Which we track using:
610  *
611  *                    v0 := cfs_rq->min_vruntime
612  * \Sum (v_i - v0) * w_i := cfs_rq->avg_vruntime
613  *              \Sum w_i := cfs_rq->avg_load
614  *
615  * Since min_vruntime is a monotonic increasing variable that closely tracks
616  * the per-task service, these deltas: (v_i - v), will be in the order of the
617  * maximal (virtual) lag induced in the system due to quantisation.
618  *
619  * Also, we use scale_load_down() to reduce the size.
620  *
621  * As measured, the max (key * weight) value was ~44 bits for a kernel build.
622  */
623 static void
624 avg_vruntime_add(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
625 {
626         unsigned long weight = scale_load_down(se->load.weight);
627         s64 key = entity_key(cfs_rq, se);
628
629         cfs_rq->avg_vruntime += key * weight;
630         cfs_rq->avg_load += weight;
631 }
632
633 static void
634 avg_vruntime_sub(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
635 {
636         unsigned long weight = scale_load_down(se->load.weight);
637         s64 key = entity_key(cfs_rq, se);
638
639         cfs_rq->avg_vruntime -= key * weight;
640         cfs_rq->avg_load -= weight;
641 }
642
643 static inline
644 void avg_vruntime_update(struct cfs_rq *cfs_rq, s64 delta)
645 {
646         /*
647          * v' = v + d ==> avg_vruntime' = avg_runtime - d*avg_load
648          */
649         cfs_rq->avg_vruntime -= cfs_rq->avg_load * delta;
650 }
651
652 /*
653  * Specifically: avg_runtime() + 0 must result in entity_eligible() := true
654  * For this to be so, the result of this function must have a left bias.
655  */
656 u64 avg_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
657 {
658         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
659         s64 avg = cfs_rq->avg_vruntime;
660         long load = cfs_rq->avg_load;
661
662         if (curr && curr->on_rq) {
663                 unsigned long weight = scale_load_down(curr->load.weight);
664
665                 avg += entity_key(cfs_rq, curr) * weight;
666                 load += weight;
667         }
668
669         if (load) {
670                 /* sign flips effective floor / ceiling */
671                 if (avg < 0)
672                         avg -= (load - 1);
673                 avg = div_s64(avg, load);
674         }
675
676         return cfs_rq->min_vruntime + avg;
677 }
678
679 /*
680  * lag_i = S - s_i = w_i * (V - v_i)
681  *
682  * However, since V is approximated by the weighted average of all entities it
683  * is possible -- by addition/removal/reweight to the tree -- to move V around
684  * and end up with a larger lag than we started with.
685  *
686  * Limit this to either double the slice length with a minimum of TICK_NSEC
687  * since that is the timing granularity.
688  *
689  * EEVDF gives the following limit for a steady state system:
690  *
691  *   -r_max < lag < max(r_max, q)
692  *
693  * XXX could add max_slice to the augmented data to track this.
694  */
695 static void update_entity_lag(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
696 {
697         s64 vlag, limit;
698
699         WARN_ON_ONCE(!se->on_rq);
700
701         vlag = avg_vruntime(cfs_rq) - se->vruntime;
702         limit = calc_delta_fair(max_t(u64, 2*se->slice, TICK_NSEC), se);
703
704         se->vlag = clamp(vlag, -limit, limit);
705 }
706
707 /*
708  * Entity is eligible once it received less service than it ought to have,
709  * eg. lag >= 0.
710  *
711  * lag_i = S - s_i = w_i*(V - v_i)
712  *
713  * lag_i >= 0 -> V >= v_i
714  *
715  *     \Sum (v_i - v)*w_i
716  * V = ------------------ + v
717  *          \Sum w_i
718  *
719  * lag_i >= 0 -> \Sum (v_i - v)*w_i >= (v_i - v)*(\Sum w_i)
720  *
721  * Note: using 'avg_vruntime() > se->vruntime' is inaccurate due
722  *       to the loss in precision caused by the division.
723  */
724 static int vruntime_eligible(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 vruntime)
725 {
726         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
727         s64 avg = cfs_rq->avg_vruntime;
728         long load = cfs_rq->avg_load;
729
730         if (curr && curr->on_rq) {
731                 unsigned long weight = scale_load_down(curr->load.weight);
732
733                 avg += entity_key(cfs_rq, curr) * weight;
734                 load += weight;
735         }
736
737         return avg >= (s64)(vruntime - cfs_rq->min_vruntime) * load;
738 }
739
740 int entity_eligible(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
741 {
742         return vruntime_eligible(cfs_rq, se->vruntime);
743 }
744
745 static u64 __update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 vruntime)
746 {
747         u64 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
748         /*
749          * open coded max_vruntime() to allow updating avg_vruntime
750          */
751         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
752         if (delta > 0) {
753                 avg_vruntime_update(cfs_rq, delta);
754                 min_vruntime = vruntime;
755         }
756         return min_vruntime;
757 }
758
759 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
760 {
761         struct sched_entity *se = __pick_root_entity(cfs_rq);
762         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
763         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
764
765         if (curr) {
766                 if (curr->on_rq)
767                         vruntime = curr->vruntime;
768                 else
769                         curr = NULL;
770         }
771
772         if (se) {
773                 if (!curr)
774                         vruntime = se->min_vruntime;
775                 else
776                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->min_vruntime);
777         }
778
779         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
780         cfs_rq->min_vruntime = __update_min_vruntime(cfs_rq, vruntime);
781 }
782
783 static inline u64 cfs_rq_min_slice(struct cfs_rq *cfs_rq)
784 {
785         struct sched_entity *root = __pick_root_entity(cfs_rq);
786         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
787         u64 min_slice = ~0ULL;
788
789         if (curr && curr->on_rq)
790                 min_slice = curr->slice;
791
792         if (root)
793                 min_slice = min(min_slice, root->min_slice);
794
795         return min_slice;
796 }
797
798 static inline bool __entity_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
799 {
800         return entity_before(__node_2_se(a), __node_2_se(b));
801 }
802
803 #define vruntime_gt(field, lse, rse) ({ (s64)((lse)->field - (rse)->field) > 0; })
804
805 static inline void __min_vruntime_update(struct sched_entity *se, struct rb_node *node)
806 {
807         if (node) {
808                 struct sched_entity *rse = __node_2_se(node);
809                 if (vruntime_gt(min_vruntime, se, rse))
810                         se->min_vruntime = rse->min_vruntime;
811         }
812 }
813
814 static inline void __min_slice_update(struct sched_entity *se, struct rb_node *node)
815 {
816         if (node) {
817                 struct sched_entity *rse = __node_2_se(node);
818                 if (rse->min_slice < se->min_slice)
819                         se->min_slice = rse->min_slice;
820         }
821 }
822
823 /*
824  * se->min_vruntime = min(se->vruntime, {left,right}->min_vruntime)
825  */
826 static inline bool min_vruntime_update(struct sched_entity *se, bool exit)
827 {
828         u64 old_min_vruntime = se->min_vruntime;
829         u64 old_min_slice = se->min_slice;
830         struct rb_node *node = &se->run_node;
831
832         se->min_vruntime = se->vruntime;
833         __min_vruntime_update(se, node->rb_right);
834         __min_vruntime_update(se, node->rb_left);
835
836         se->min_slice = se->slice;
837         __min_slice_update(se, node->rb_right);
838         __min_slice_update(se, node->rb_left);
839
840         return se->min_vruntime == old_min_vruntime &&
841                se->min_slice == old_min_slice;
842 }
843
844 RB_DECLARE_CALLBACKS(static, min_vruntime_cb, struct sched_entity,
845                      run_node, min_vruntime, min_vruntime_update);
846
847 /*
848  * Enqueue an entity into the rb-tree:
849  */
850 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
851 {
852         avg_vruntime_add(cfs_rq, se);
853         se->min_vruntime = se->vruntime;
854         se->min_slice = se->slice;
855         rb_add_augmented_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline,
856                                 __entity_less, &min_vruntime_cb);
857 }
858
859 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
860 {
861         rb_erase_augmented_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline,
862                                   &min_vruntime_cb);
863         avg_vruntime_sub(cfs_rq, se);
864 }
865
866 struct sched_entity *__pick_root_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
867 {
868         struct rb_node *root = cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
869
870         if (!root)
871                 return NULL;
872
873         return __node_2_se(root);
874 }
875
876 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
877 {
878         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
879
880         if (!left)
881                 return NULL;
882
883         return __node_2_se(left);
884 }
885
886 /*
887  * HACK, stash a copy of deadline at the point of pick in vlag,
888  * which isn't used until dequeue.
889  */
890 static inline void set_protect_slice(struct sched_entity *se)
891 {
892         se->vlag = se->deadline;
893 }
894
895 static inline bool protect_slice(struct sched_entity *se)
896 {
897         return se->vlag == se->deadline;
898 }
899
900 static inline void cancel_protect_slice(struct sched_entity *se)
901 {
902         if (protect_slice(se))
903                 se->vlag = se->deadline + 1;
904 }
905
906 /*
907  * Earliest Eligible Virtual Deadline First
908  *
909  * In order to provide latency guarantees for different request sizes
910  * EEVDF selects the best runnable task from two criteria:
911  *
912  *  1) the task must be eligible (must be owed service)
913  *
914  *  2) from those tasks that meet 1), we select the one
915  *     with the earliest virtual deadline.
916  *
917  * We can do this in O(log n) time due to an augmented RB-tree. The
918  * tree keeps the entries sorted on deadline, but also functions as a
919  * heap based on the vruntime by keeping:
920  *
921  *  se->min_vruntime = min(se->vruntime, se->{left,right}->min_vruntime)
922  *
923  * Which allows tree pruning through eligibility.
924  */
925 static struct sched_entity *pick_eevdf(struct cfs_rq *cfs_rq)
926 {
927         struct rb_node *node = cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
928         struct sched_entity *se = __pick_first_entity(cfs_rq);
929         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
930         struct sched_entity *best = NULL;
931
932         /*
933          * We can safely skip eligibility check if there is only one entity
934          * in this cfs_rq, saving some cycles.
935          */
936         if (cfs_rq->nr_queued == 1)
937                 return curr && curr->on_rq ? curr : se;
938
939         if (curr && (!curr->on_rq || !entity_eligible(cfs_rq, curr)))
940                 curr = NULL;
941
942         if (sched_feat(RUN_TO_PARITY) && curr && protect_slice(curr))
943                 return curr;
944
945         /* Pick the leftmost entity if it's eligible */
946         if (se && entity_eligible(cfs_rq, se)) {
947                 best = se;
948                 goto found;
949         }
950
951         /* Heap search for the EEVD entity */
952         while (node) {
953                 struct rb_node *left = node->rb_left;
954
955                 /*
956                  * Eligible entities in left subtree are always better
957                  * choices, since they have earlier deadlines.
958                  */
959                 if (left && vruntime_eligible(cfs_rq,
960                                         __node_2_se(left)->min_vruntime)) {
961                         node = left;
962                         continue;
963                 }
964
965                 se = __node_2_se(node);
966
967                 /*
968                  * The left subtree either is empty or has no eligible
969                  * entity, so check the current node since it is the one
970                  * with earliest deadline that might be eligible.
971                  */
972                 if (entity_eligible(cfs_rq, se)) {
973                         best = se;
974                         break;
975                 }
976
977                 node = node->rb_right;
978         }
979 found:
980         if (!best || (curr && entity_before(curr, best)))
981                 best = curr;
982
983         return best;
984 }
985
986 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
987 {
988         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
989
990         if (!last)
991                 return NULL;
992
993         return __node_2_se(last);
994 }
995
996 /**************************************************************
997  * Scheduling class statistics methods:
998  */
999 #ifdef CONFIG_SMP
1000 int sched_update_scaling(void)
1001 {
1002         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
1003
1004 #define WRT_SYSCTL(name) \
1005         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
1006         WRT_SYSCTL(sched_base_slice);
1007 #undef WRT_SYSCTL
1008
1009         return 0;
1010 }
1011 #endif
1012
1013 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se);
1014
1015 /*
1016  * XXX: strictly: vd_i += N*r_i/w_i such that: vd_i > ve_i
1017  * this is probably good enough.
1018  */
1019 static bool update_deadline(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1020 {
1021         if ((s64)(se->vruntime - se->deadline) < 0)
1022                 return false;
1023
1024         /*
1025          * For EEVDF the virtual time slope is determined by w_i (iow.
1026          * nice) while the request time r_i is determined by
1027          * sysctl_sched_base_slice.
1028          */
1029         if (!se->custom_slice)
1030                 se->slice = sysctl_sched_base_slice;
1031
1032         /*
1033          * EEVDF: vd_i = ve_i + r_i / w_i
1034          */
1035         se->deadline = se->vruntime + calc_delta_fair(se->slice, se);
1036
1037         /*
1038          * The task has consumed its request, reschedule.
1039          */
1040         return true;
1041 }
1042
1043 #include "pelt.h"
1044 #ifdef CONFIG_SMP
1045
1046 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
1047 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
1048 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1049
1050 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
1051 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
1052 {
1053         struct sched_avg *sa = &se->avg;
1054
1055         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
1056
1057         /*
1058          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
1059          * they get a chance to stabilize to their real load level.
1060          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
1061          * nothing has been attached to the task group yet.
1062          */
1063         if (entity_is_task(se))
1064                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
1065
1066         /* when this task is enqueued, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
1067 }
1068
1069 /*
1070  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
1071  * based on the cfs_rq's current util_avg:
1072  *
1073  *   util_avg = cfs_rq->avg.util_avg / (cfs_rq->avg.load_avg + 1)
1074  *              * se_weight(se)
1075  *
1076  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
1077  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
1078  * as when the series is a harmonic series.
1079  *
1080  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
1081  * only 1/2 of the left utilization budget:
1082  *
1083  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
1084  *
1085  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
1086  *
1087  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
1088  * the beginning would be like:
1089  *
1090  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
1091  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
1092  *
1093  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
1094  * if util_avg > util_avg_cap.
1095  */
1096 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
1097 {
1098         struct sched_entity *se = &p->se;
1099         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1100         struct sched_avg *sa = &se->avg;
1101         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
1102         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
1103
1104         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
1105                 /*
1106                  * For !fair tasks do:
1107                  *
1108                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
1109                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
1110                 switched_from_fair(rq, p);
1111                  *
1112                  * such that the next switched_to_fair() has the
1113                  * expected state.
1114                  */
1115                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
1116                 return;
1117         }
1118
1119         if (cap > 0) {
1120                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
1121                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se_weight(se);
1122                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
1123
1124                         if (sa->util_avg > cap)
1125                                 sa->util_avg = cap;
1126                 } else {
1127                         sa->util_avg = cap;
1128                 }
1129         }
1130
1131         sa->runnable_avg = sa->util_avg;
1132 }
1133
1134 #else /* !CONFIG_SMP */
1135 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
1136 {
1137 }
1138 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
1139 {
1140 }
1141 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
1142 {
1143 }
1144 #endif /* CONFIG_SMP */
1145
1146 static s64 update_curr_se(struct rq *rq, struct sched_entity *curr)
1147 {
1148         u64 now = rq_clock_task(rq);
1149         s64 delta_exec;
1150
1151         delta_exec = now - curr->exec_start;
1152         if (unlikely(delta_exec <= 0))
1153                 return delta_exec;
1154
1155         curr->exec_start = now;
1156         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
1157
1158         if (schedstat_enabled()) {
1159                 struct sched_statistics *stats;
1160
1161                 stats = __schedstats_from_se(curr);
1162                 __schedstat_set(stats->exec_max,
1163                                 max(delta_exec, stats->exec_max));
1164         }
1165
1166         return delta_exec;
1167 }
1168
1169 static inline void update_curr_task(struct task_struct *p, s64 delta_exec)
1170 {
1171         trace_sched_stat_runtime(p, delta_exec);
1172         account_group_exec_runtime(p, delta_exec);
1173         cgroup_account_cputime(p, delta_exec);
1174 }
1175
1176 static inline bool did_preempt_short(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
1177 {
1178         if (!sched_feat(PREEMPT_SHORT))
1179                 return false;
1180
1181         if (curr->vlag == curr->deadline)
1182                 return false;
1183
1184         return !entity_eligible(cfs_rq, curr);
1185 }
1186
1187 static inline bool do_preempt_short(struct cfs_rq *cfs_rq,
1188                                     struct sched_entity *pse, struct sched_entity *se)
1189 {
1190         if (!sched_feat(PREEMPT_SHORT))
1191                 return false;
1192
1193         if (pse->slice >= se->slice)
1194                 return false;
1195
1196         if (!entity_eligible(cfs_rq, pse))
1197                 return false;
1198
1199         if (entity_before(pse, se))
1200                 return true;
1201
1202         if (!entity_eligible(cfs_rq, se))
1203                 return true;
1204
1205         return false;
1206 }
1207
1208 /*
1209  * Used by other classes to account runtime.
1210  */
1211 s64 update_curr_common(struct rq *rq)
1212 {
1213         struct task_struct *donor = rq->donor;
1214         s64 delta_exec;
1215
1216         delta_exec = update_curr_se(rq, &donor->se);
1217         if (likely(delta_exec > 0))
1218                 update_curr_task(donor, delta_exec);
1219
1220         return delta_exec;
1221 }
1222
1223 /*
1224  * Update the current task's runtime statistics.
1225  */
1226 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
1227 {
1228         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
1229         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
1230         s64 delta_exec;
1231         bool resched;
1232
1233         if (unlikely(!curr))
1234                 return;
1235
1236         delta_exec = update_curr_se(rq, curr);
1237         if (unlikely(delta_exec <= 0))
1238                 return;
1239
1240         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
1241         resched = update_deadline(cfs_rq, curr);
1242         update_min_vruntime(cfs_rq);
1243
1244         if (entity_is_task(curr)) {
1245                 struct task_struct *p = task_of(curr);
1246
1247                 update_curr_task(p, delta_exec);
1248
1249                 /*
1250                  * If the fair_server is active, we need to account for the
1251                  * fair_server time whether or not the task is running on
1252                  * behalf of fair_server or not:
1253                  *  - If the task is running on behalf of fair_server, we need
1254                  *    to limit its time based on the assigned runtime.
1255                  *  - Fair task that runs outside of fair_server should account
1256                  *    against fair_server such that it can account for this time
1257                  *    and possibly avoid running this period.
1258                  */
1259                 if (dl_server_active(&rq->fair_server))
1260                         dl_server_update(&rq->fair_server, delta_exec);
1261         }
1262
1263         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
1264
1265         if (cfs_rq->nr_queued == 1)
1266                 return;
1267
1268         if (resched || did_preempt_short(cfs_rq, curr)) {
1269                 resched_curr_lazy(rq);
1270                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
1271         }
1272 }
1273
1274 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
1275 {
1276         update_curr(cfs_rq_of(&rq->donor->se));
1277 }
1278
1279 static inline void
1280 update_stats_wait_start_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1281 {
1282         struct sched_statistics *stats;
1283         struct task_struct *p = NULL;
1284
1285         if (!schedstat_enabled())
1286                 return;
1287
1288         stats = __schedstats_from_se(se);
1289
1290         if (entity_is_task(se))
1291                 p = task_of(se);
1292
1293         __update_stats_wait_start(rq_of(cfs_rq), p, stats);
1294 }
1295
1296 static inline void
1297 update_stats_wait_end_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1298 {
1299         struct sched_statistics *stats;
1300         struct task_struct *p = NULL;
1301
1302         if (!schedstat_enabled())
1303                 return;
1304
1305         stats = __schedstats_from_se(se);
1306
1307         /*
1308          * When the sched_schedstat changes from 0 to 1, some sched se
1309          * maybe already in the runqueue, the se->statistics.wait_start
1310          * will be 0.So it will let the delta wrong. We need to avoid this
1311          * scenario.
1312          */
1313         if (unlikely(!schedstat_val(stats->wait_start)))
1314                 return;
1315
1316         if (entity_is_task(se))
1317                 p = task_of(se);
1318
1319         __update_stats_wait_end(rq_of(cfs_rq), p, stats);
1320 }
1321
1322 static inline void
1323 update_stats_enqueue_sleeper_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1324 {
1325         struct sched_statistics *stats;
1326         struct task_struct *tsk = NULL;
1327
1328         if (!schedstat_enabled())
1329                 return;
1330
1331         stats = __schedstats_from_se(se);
1332
1333         if (entity_is_task(se))
1334                 tsk = task_of(se);
1335
1336         __update_stats_enqueue_sleeper(rq_of(cfs_rq), tsk, stats);
1337 }
1338
1339 /*
1340  * Task is being enqueued - update stats:
1341  */
1342 static inline void
1343 update_stats_enqueue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1344 {
1345         if (!schedstat_enabled())
1346                 return;
1347
1348         /*
1349          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1350          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1351          */
1352         if (se != cfs_rq->curr)
1353                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, se);
1354
1355         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1356                 update_stats_enqueue_sleeper_fair(cfs_rq, se);
1357 }
1358
1359 static inline void
1360 update_stats_dequeue_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1361 {
1362
1363         if (!schedstat_enabled())
1364                 return;
1365
1366         /*
1367          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1368          * waiting task:
1369          */
1370         if (se != cfs_rq->curr)
1371                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
1372
1373         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1374                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1375                 unsigned int state;
1376
1377                 /* XXX racy against TTWU */
1378                 state = READ_ONCE(tsk->__state);
1379                 if (state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1380                         __schedstat_set(tsk->stats.sleep_start,
1381                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1382                 if (state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1383                         __schedstat_set(tsk->stats.block_start,
1384                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1385         }
1386 }
1387
1388 /*
1389  * We are picking a new current task - update its stats:
1390  */
1391 static inline void
1392 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1393 {
1394         /*
1395          * We are starting a new run period:
1396          */
1397         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1398 }
1399
1400 /**************************************************
1401  * Scheduling class queueing methods:
1402  */
1403
1404 static inline bool is_core_idle(int cpu)
1405 {
1406 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
1407         int sibling;
1408
1409         for_each_cpu(sibling, cpu_smt_mask(cpu)) {
1410                 if (cpu == sibling)
1411                         continue;
1412
1413                 if (!idle_cpu(sibling))
1414                         return false;
1415         }
1416 #endif
1417
1418         return true;
1419 }
1420
1421 #ifdef CONFIG_NUMA
1422 #define NUMA_IMBALANCE_MIN 2
1423
1424 static inline long
1425 adjust_numa_imbalance(int imbalance, int dst_running, int imb_numa_nr)
1426 {
1427         /*
1428          * Allow a NUMA imbalance if busy CPUs is less than the maximum
1429          * threshold. Above this threshold, individual tasks may be contending
1430          * for both memory bandwidth and any shared HT resources.  This is an
1431          * approximation as the number of running tasks may not be related to
1432          * the number of busy CPUs due to sched_setaffinity.
1433          */
1434         if (dst_running > imb_numa_nr)
1435                 return imbalance;
1436
1437         /*
1438          * Allow a small imbalance based on a simple pair of communicating
1439          * tasks that remain local when the destination is lightly loaded.
1440          */
1441         if (imbalance <= NUMA_IMBALANCE_MIN)
1442                 return 0;
1443
1444         return imbalance;
1445 }
1446 #endif /* CONFIG_NUMA */
1447
1448 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1449 /*
1450  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1451  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1452  * numa_balancing_scan_size.
1453  */
1454 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1455 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1456
1457 /* Portion of address space to scan in MB */
1458 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1459
1460 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1461 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1462
1463 /* The page with hint page fault latency < threshold in ms is considered hot */
1464 unsigned int sysctl_numa_balancing_hot_threshold = MSEC_PER_SEC;
1465
1466 struct numa_group {
1467         refcount_t refcount;
1468
1469         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1470         int nr_tasks;
1471         pid_t gid;
1472         int active_nodes;
1473
1474         struct rcu_head rcu;
1475         unsigned long total_faults;
1476         unsigned long max_faults_cpu;
1477         /*
1478          * faults[] array is split into two regions: faults_mem and faults_cpu.
1479          *
1480          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1481          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1482          * more by CPU use than by memory faults.
1483          */
1484         unsigned long faults[];
1485 };
1486
1487 /*
1488  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1489  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1490  */
1491 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1492 {
1493         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1494                 (lockdep_is_held(__rq_lockp(task_rq(p))) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1495 }
1496
1497 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1498 {
1499         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1500 }
1501
1502 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1503 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1504
1505 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1506 {
1507         unsigned long rss = 0;
1508         unsigned long nr_scan_pages;
1509
1510         /*
1511          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1512          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1513          * on resident pages
1514          */
1515         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1516         rss = get_mm_rss(p->mm);
1517         if (!rss)
1518                 rss = nr_scan_pages;
1519
1520         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1521         return rss / nr_scan_pages;
1522 }
1523
1524 /* For sanity's sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1525 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1526
1527 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1528 {
1529         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1530         unsigned int scan, floor;
1531         unsigned int windows = 1;
1532
1533         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1534                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1535         floor = 1000 / windows;
1536
1537         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1538         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1539 }
1540
1541 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1542 {
1543         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1544         unsigned long period = smin;
1545         struct numa_group *ng;
1546
1547         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1548         rcu_read_lock();
1549         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1550         if (ng) {
1551                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1552                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1553
1554                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1555                 period *= shared + 1;
1556                 period /= private + shared + 1;
1557         }
1558         rcu_read_unlock();
1559
1560         return max(smin, period);
1561 }
1562
1563 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1564 {
1565         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1566         unsigned long smax;
1567         struct numa_group *ng;
1568
1569         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1570         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1571
1572         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1573         ng = deref_curr_numa_group(p);
1574         if (ng) {
1575                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1576                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1577                 unsigned long period = smax;
1578
1579                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1580                 period *= shared + 1;
1581                 period /= private + shared + 1;
1582
1583                 smax = max(smax, period);
1584         }
1585
1586         return max(smin, smax);
1587 }
1588
1589 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1590 {
1591         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1592         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1593 }
1594
1595 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1596 {
1597         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1598         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1599 }
1600
1601 /* Shared or private faults. */
1602 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1603
1604 /* Memory and CPU locality */
1605 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1606
1607 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1608 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1609
1610 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1611 {
1612         struct numa_group *ng;
1613         pid_t gid = 0;
1614
1615         rcu_read_lock();
1616         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1617         if (ng)
1618                 gid = ng->gid;
1619         rcu_read_unlock();
1620
1621         return gid;
1622 }
1623
1624 /*
1625  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1626  * occupy the first half of the array. The second half of the
1627  * array is for current counters, which are averaged into the
1628  * first set by task_numa_placement.
1629  */
1630 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1631 {
1632         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1633 }
1634
1635 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1636 {
1637         if (!p->numa_faults)
1638                 return 0;
1639
1640         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1641                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1642 }
1643
1644 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1645 {
1646         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1647
1648         if (!ng)
1649                 return 0;
1650
1651         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1652                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1653 }
1654
1655 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1656 {
1657         return group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 0)] +
1658                 group->faults[task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, 1)];
1659 }
1660
1661 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1662 {
1663         unsigned long faults = 0;
1664         int node;
1665
1666         for_each_online_node(node) {
1667                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1668         }
1669
1670         return faults;
1671 }
1672
1673 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1674 {
1675         unsigned long faults = 0;
1676         int node;
1677
1678         for_each_online_node(node) {
1679                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1680         }
1681
1682         return faults;
1683 }
1684
1685 /*
1686  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1687  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1688  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1689  */
1690 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1691
1692 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1693 {
1694         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1695 }
1696
1697 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1698 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1699                                         int lim_dist, bool task)
1700 {
1701         unsigned long score = 0;
1702         int node, max_dist;
1703
1704         /*
1705          * All nodes are directly connected, and the same distance
1706          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1707          */
1708         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1709                 return 0;
1710
1711         /* sched_max_numa_distance may be changed in parallel. */
1712         max_dist = READ_ONCE(sched_max_numa_distance);
1713         /*
1714          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1715          * which should be OK given the number of nodes rarely exceeds 8.
1716          */
1717         for_each_online_node(node) {
1718                 unsigned long faults;
1719                 int dist = node_distance(nid, node);
1720
1721                 /*
1722                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1723                  * for placement; nid was already counted.
1724                  */
1725                 if (dist >= max_dist || node == nid)
1726                         continue;
1727
1728                 /*
1729                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1730                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1731                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1732                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1733                  * of each group. Skip other nodes.
1734                  */
1735                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE && dist >= lim_dist)
1736                         continue;
1737
1738                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1739                 if (task)
1740                         faults = task_faults(p, node);
1741                 else
1742                         faults = group_faults(p, node);
1743
1744                 /*
1745                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1746                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1747                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1748                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1749                  * The further away a node is, the less the faults count.
1750                  * This seems to result in good task placement.
1751                  */
1752                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1753                         faults *= (max_dist - dist);
1754                         faults /= (max_dist - LOCAL_DISTANCE);
1755                 }
1756
1757                 score += faults;
1758         }
1759
1760         return score;
1761 }
1762
1763 /*
1764  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1765  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1766  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1767  * evenly spread out between numa nodes.
1768  */
1769 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1770                                         int dist)
1771 {
1772         unsigned long faults, total_faults;
1773
1774         if (!p->numa_faults)
1775                 return 0;
1776
1777         total_faults = p->total_numa_faults;
1778
1779         if (!total_faults)
1780                 return 0;
1781
1782         faults = task_faults(p, nid);
1783         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1784
1785         return 1000 * faults / total_faults;
1786 }
1787
1788 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1789                                          int dist)
1790 {
1791         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1792         unsigned long faults, total_faults;
1793
1794         if (!ng)
1795                 return 0;
1796
1797         total_faults = ng->total_faults;
1798
1799         if (!total_faults)
1800                 return 0;
1801
1802         faults = group_faults(p, nid);
1803         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1804
1805         return 1000 * faults / total_faults;
1806 }
1807
1808 /*
1809  * If memory tiering mode is enabled, cpupid of slow memory page is
1810  * used to record scan time instead of CPU and PID.  When tiering mode
1811  * is disabled at run time, the scan time (in cpupid) will be
1812  * interpreted as CPU and PID.  So CPU needs to be checked to avoid to
1813  * access out of array bound.
1814  */
1815 static inline bool cpupid_valid(int cpupid)
1816 {
1817         return cpupid_to_cpu(cpupid) < nr_cpu_ids;
1818 }
1819
1820 /*
1821  * For memory tiering mode, if there are enough free pages (more than
1822  * enough watermark defined here) in fast memory node, to take full
1823  * advantage of fast memory capacity, all recently accessed slow
1824  * memory pages will be migrated to fast memory node without
1825  * considering hot threshold.
1826  */
1827 static bool pgdat_free_space_enough(struct pglist_data *pgdat)
1828 {
1829         int z;
1830         unsigned long enough_wmark;
1831
1832         enough_wmark = max(1UL * 1024 * 1024 * 1024 >> PAGE_SHIFT,
1833                            pgdat->node_present_pages >> 4);
1834         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1835                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1836
1837                 if (!populated_zone(zone))
1838                         continue;
1839
1840                 if (zone_watermark_ok(zone, 0,
1841                                       promo_wmark_pages(zone) + enough_wmark,
1842                                       ZONE_MOVABLE, 0))
1843                         return true;
1844         }
1845         return false;
1846 }
1847
1848 /*
1849  * For memory tiering mode, when page tables are scanned, the scan
1850  * time will be recorded in struct page in addition to make page
1851  * PROT_NONE for slow memory page.  So when the page is accessed, in
1852  * hint page fault handler, the hint page fault latency is calculated
1853  * via,
1854  *
1855  *      hint page fault latency = hint page fault time - scan time
1856  *
1857  * The smaller the hint page fault latency, the higher the possibility
1858  * for the page to be hot.
1859  */
1860 static int numa_hint_fault_latency(struct folio *folio)
1861 {
1862         int last_time, time;
1863
1864         time = jiffies_to_msecs(jiffies);
1865         last_time = folio_xchg_access_time(folio, time);
1866
1867         return (time - last_time) & PAGE_ACCESS_TIME_MASK;
1868 }
1869
1870 /*
1871  * For memory tiering mode, too high promotion/demotion throughput may
1872  * hurt application latency.  So we provide a mechanism to rate limit
1873  * the number of pages that are tried to be promoted.
1874  */
1875 static bool numa_promotion_rate_limit(struct pglist_data *pgdat,
1876                                       unsigned long rate_limit, int nr)
1877 {
1878         unsigned long nr_cand;
1879         unsigned int now, start;
1880
1881         now = jiffies_to_msecs(jiffies);
1882         mod_node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE, nr);
1883         nr_cand = node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE);
1884         start = pgdat->nbp_rl_start;
1885         if (now - start > MSEC_PER_SEC &&
1886             cmpxchg(&pgdat->nbp_rl_start, start, now) == start)
1887                 pgdat->nbp_rl_nr_cand = nr_cand;
1888         if (nr_cand - pgdat->nbp_rl_nr_cand >= rate_limit)
1889                 return true;
1890         return false;
1891 }
1892
1893 #define NUMA_MIGRATION_ADJUST_STEPS     16
1894
1895 static void numa_promotion_adjust_threshold(struct pglist_data *pgdat,
1896                                             unsigned long rate_limit,
1897                                             unsigned int ref_th)
1898 {
1899         unsigned int now, start, th_period, unit_th, th;
1900         unsigned long nr_cand, ref_cand, diff_cand;
1901
1902         now = jiffies_to_msecs(jiffies);
1903         th_period = sysctl_numa_balancing_scan_period_max;
1904         start = pgdat->nbp_th_start;
1905         if (now - start > th_period &&
1906             cmpxchg(&pgdat->nbp_th_start, start, now) == start) {
1907                 ref_cand = rate_limit *
1908                         sysctl_numa_balancing_scan_period_max / MSEC_PER_SEC;
1909                 nr_cand = node_page_state(pgdat, PGPROMOTE_CANDIDATE);
1910                 diff_cand = nr_cand - pgdat->nbp_th_nr_cand;
1911                 unit_th = ref_th * 2 / NUMA_MIGRATION_ADJUST_STEPS;
1912                 th = pgdat->nbp_threshold ? : ref_th;
1913                 if (diff_cand > ref_cand * 11 / 10)
1914                         th = max(th - unit_th, unit_th);
1915                 else if (diff_cand < ref_cand * 9 / 10)
1916                         th = min(th + unit_th, ref_th * 2);
1917                 pgdat->nbp_th_nr_cand = nr_cand;
1918                 pgdat->nbp_threshold = th;
1919         }
1920 }
1921
1922 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct folio *folio,
1923                                 int src_nid, int dst_cpu)
1924 {
1925         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1926         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1927         int last_cpupid, this_cpupid;
1928
1929         /*
1930          * Cannot migrate to memoryless nodes.
1931          */
1932         if (!node_state(dst_nid, N_MEMORY))
1933                 return false;
1934
1935         /*
1936          * The pages in slow memory node should be migrated according
1937          * to hot/cold instead of private/shared.
1938          */
1939         if (folio_use_access_time(folio)) {
1940                 struct pglist_data *pgdat;
1941                 unsigned long rate_limit;
1942                 unsigned int latency, th, def_th;
1943
1944                 pgdat = NODE_DATA(dst_nid);
1945                 if (pgdat_free_space_enough(pgdat)) {
1946                         /* workload changed, reset hot threshold */
1947                         pgdat->nbp_threshold = 0;
1948                         return true;
1949                 }
1950
1951                 def_th = sysctl_numa_balancing_hot_threshold;
1952                 rate_limit = sysctl_numa_balancing_promote_rate_limit << \
1953                         (20 - PAGE_SHIFT);
1954                 numa_promotion_adjust_threshold(pgdat, rate_limit, def_th);
1955
1956                 th = pgdat->nbp_threshold ? : def_th;
1957                 latency = numa_hint_fault_latency(folio);
1958                 if (latency >= th)
1959                         return false;
1960
1961                 return !numa_promotion_rate_limit(pgdat, rate_limit,
1962                                                   folio_nr_pages(folio));
1963         }
1964
1965         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1966         last_cpupid = folio_xchg_last_cpupid(folio, this_cpupid);
1967
1968         if (!(sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING) &&
1969             !node_is_toptier(src_nid) && !cpupid_valid(last_cpupid))
1970                 return false;
1971
1972         /*
1973          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1974          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1975          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1976          * executed below.
1977          */
1978         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1979             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1980                 return true;
1981
1982         /*
1983          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1984          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1985          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1986          *
1987          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1988          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1989          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1990          *
1991          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1992          * same result twice in a row, given these samples are fully
1993          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1994          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1995          *
1996          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1997          * act on an unlikely task<->page relation.
1998          */
1999         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
2000                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
2001                 return false;
2002
2003         /* Always allow migrate on private faults */
2004         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
2005                 return true;
2006
2007         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
2008         if (!ng)
2009                 return true;
2010
2011         /*
2012          * Destination node is much more heavily used than the source
2013          * node? Allow migration.
2014          */
2015         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
2016                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
2017                 return true;
2018
2019         /*
2020          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
2021          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
2022          *
2023          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
2024          * --------------- * - > ---------------
2025          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
2026          */
2027         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
2028                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
2029 }
2030
2031 /*
2032  * 'numa_type' describes the node at the moment of load balancing.
2033  */
2034 enum numa_type {
2035         /* The node has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
2036         node_has_spare = 0,
2037         /*
2038          * The node is fully used and the tasks don't compete for more CPU
2039          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
2040          */
2041         node_fully_busy,
2042         /*
2043          * The node is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
2044          * tasks.
2045          */
2046         node_overloaded
2047 };
2048
2049 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
2050 struct numa_stats {
2051         unsigned long load;
2052         unsigned long runnable;
2053         unsigned long util;
2054         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
2055         unsigned long compute_capacity;
2056         unsigned int nr_running;
2057         unsigned int weight;
2058         enum numa_type node_type;
2059         int idle_cpu;
2060 };
2061
2062 struct task_numa_env {
2063         struct task_struct *p;
2064
2065         int src_cpu, src_nid;
2066         int dst_cpu, dst_nid;
2067         int imb_numa_nr;
2068
2069         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
2070
2071         int imbalance_pct;
2072         int dist;
2073
2074         struct task_struct *best_task;
2075         long best_imp;
2076         int best_cpu;
2077 };
2078
2079 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq);
2080 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq);
2081
2082 static inline enum
2083 numa_type numa_classify(unsigned int imbalance_pct,
2084                          struct numa_stats *ns)
2085 {
2086         if ((ns->nr_running > ns->weight) &&
2087             (((ns->compute_capacity * 100) < (ns->util * imbalance_pct)) ||
2088              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) < (ns->runnable * 100))))
2089                 return node_overloaded;
2090
2091         if ((ns->nr_running < ns->weight) ||
2092             (((ns->compute_capacity * 100) > (ns->util * imbalance_pct)) &&
2093              ((ns->compute_capacity * imbalance_pct) > (ns->runnable * 100))))
2094                 return node_has_spare;
2095
2096         return node_fully_busy;
2097 }
2098
2099 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
2100 /* Forward declarations of select_idle_sibling helpers */
2101 static inline bool test_idle_cores(int cpu);
2102 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
2103 {
2104         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present) ||
2105             idle_core >= 0 || !test_idle_cores(cpu))
2106                 return idle_core;
2107
2108         /*
2109          * Prefer cores instead of packing HT siblings
2110          * and triggering future load balancing.
2111          */
2112         if (is_core_idle(cpu))
2113                 idle_core = cpu;
2114
2115         return idle_core;
2116 }
2117 #else
2118 static inline int numa_idle_core(int idle_core, int cpu)
2119 {
2120         return idle_core;
2121 }
2122 #endif
2123
2124 /*
2125  * Gather all necessary information to make NUMA balancing placement
2126  * decisions that are compatible with standard load balancer. This
2127  * borrows code and logic from update_sg_lb_stats but sharing a
2128  * common implementation is impractical.
2129  */
2130 static void update_numa_stats(struct task_numa_env *env,
2131                               struct numa_stats *ns, int nid,
2132                               bool find_idle)
2133 {
2134         int cpu, idle_core = -1;
2135
2136         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
2137         ns->idle_cpu = -1;
2138
2139         rcu_read_lock();
2140         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
2141                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
2142
2143                 ns->load += cpu_load(rq);
2144                 ns->runnable += cpu_runnable(rq);
2145                 ns->util += cpu_util_cfs(cpu);
2146                 ns->nr_running += rq->cfs.h_nr_runnable;
2147                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
2148
2149                 if (find_idle && idle_core < 0 && !rq->nr_running && idle_cpu(cpu)) {
2150                         if (READ_ONCE(rq->numa_migrate_on) ||
2151                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
2152                                 continue;
2153
2154                         if (ns->idle_cpu == -1)
2155                                 ns->idle_cpu = cpu;
2156
2157                         idle_core = numa_idle_core(idle_core, cpu);
2158                 }
2159         }
2160         rcu_read_unlock();
2161
2162         ns->weight = cpumask_weight(cpumask_of_node(nid));
2163
2164         ns->node_type = numa_classify(env->imbalance_pct, ns);
2165
2166         if (idle_core >= 0)
2167                 ns->idle_cpu = idle_core;
2168 }
2169
2170 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
2171                              struct task_struct *p, long imp)
2172 {
2173         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
2174
2175         /* Check if run-queue part of active NUMA balance. */
2176         if (env->best_cpu != env->dst_cpu && xchg(&rq->numa_migrate_on, 1)) {
2177                 int cpu;
2178                 int start = env->dst_cpu;
2179
2180                 /* Find alternative idle CPU. */
2181                 for_each_cpu_wrap(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid), start + 1) {
2182                         if (cpu == env->best_cpu || !idle_cpu(cpu) ||
2183                             !cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr)) {
2184                                 continue;
2185                         }
2186
2187                         env->dst_cpu = cpu;
2188                         rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
2189                         if (!xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
2190                                 goto assign;
2191                 }
2192
2193                 /* Failed to find an alternative idle CPU */
2194                 return;
2195         }
2196
2197 assign:
2198         /*
2199          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
2200          * found a better CPU to move/swap.
2201          */
2202         if (env->best_cpu != -1 && env->best_cpu != env->dst_cpu) {
2203                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
2204                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
2205         }
2206
2207         if (env->best_task)
2208                 put_task_struct(env->best_task);
2209         if (p)
2210                 get_task_struct(p);
2211
2212         env->best_task = p;
2213         env->best_imp = imp;
2214         env->best_cpu = env->dst_cpu;
2215 }
2216
2217 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
2218                                 struct task_numa_env *env)
2219 {
2220         long imb, old_imb;
2221         long orig_src_load, orig_dst_load;
2222         long src_capacity, dst_capacity;
2223
2224         /*
2225          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
2226          *
2227          * src_load        dst_load
2228          * ------------ vs ---------
2229          * src_capacity    dst_capacity
2230          */
2231         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
2232         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
2233
2234         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
2235
2236         orig_src_load = env->src_stats.load;
2237         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
2238
2239         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
2240
2241         /* Would this change make things worse? */
2242         return (imb > old_imb);
2243 }
2244
2245 /*
2246  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
2247  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
2248  * Used to deter task migration.
2249  */
2250 #define SMALLIMP        30
2251
2252 /*
2253  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
2254  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
2255  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
2256  * be exchanged with the source task
2257  */
2258 static bool task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
2259                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
2260 {
2261         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
2262         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
2263         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
2264         struct task_struct *cur;
2265         long src_load, dst_load;
2266         int dist = env->dist;
2267         long moveimp = imp;
2268         long load;
2269         bool stopsearch = false;
2270
2271         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
2272                 return false;
2273
2274         rcu_read_lock();
2275         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
2276         if (cur && ((cur->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) ||
2277                     !cur->mm))
2278                 cur = NULL;
2279
2280         /*
2281          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
2282          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
2283          */
2284         if (cur == env->p) {
2285                 stopsearch = true;
2286                 goto unlock;
2287         }
2288
2289         if (!cur) {
2290                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
2291                         goto assign;
2292                 else
2293                         goto unlock;
2294         }
2295
2296         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu. */
2297         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
2298                 goto unlock;
2299
2300         /*
2301          * Skip this swap candidate if it is not moving to its preferred
2302          * node and the best task is.
2303          */
2304         if (env->best_task &&
2305             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
2306             cur->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
2307                 goto unlock;
2308         }
2309
2310         /*
2311          * "imp" is the fault differential for the source task between the
2312          * source and destination node. Calculate the total differential for
2313          * the source task and potential destination task. The more negative
2314          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
2315          * be incurred if the tasks were swapped.
2316          *
2317          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
2318          * in any group then look only at task weights.
2319          */
2320         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
2321         if (cur_ng == p_ng) {
2322                 /*
2323                  * Do not swap within a group or between tasks that have
2324                  * no group if there is spare capacity. Swapping does
2325                  * not address the load imbalance and helps one task at
2326                  * the cost of punishing another.
2327                  */
2328                 if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare)
2329                         goto unlock;
2330
2331                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2332                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2333                 /*
2334                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
2335                  * tasks within a group over tiny differences.
2336                  */
2337                 if (cur_ng)
2338                         imp -= imp / 16;
2339         } else {
2340                 /*
2341                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
2342                  * (not part of a group), use the task weight instead.
2343                  */
2344                 if (cur_ng && p_ng)
2345                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2346                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2347                 else
2348                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
2349                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
2350         }
2351
2352         /* Discourage picking a task already on its preferred node */
2353         if (cur->numa_preferred_nid == env->dst_nid)
2354                 imp -= imp / 16;
2355
2356         /*
2357          * Encourage picking a task that moves to its preferred node.
2358          * This potentially makes imp larger than it's maximum of
2359          * 1998 (see SMALLIMP and task_weight for why) but in this
2360          * case, it does not matter.
2361          */
2362         if (cur->numa_preferred_nid == env->src_nid)
2363                 imp += imp / 8;
2364
2365         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
2366                 imp = moveimp;
2367                 cur = NULL;
2368                 goto assign;
2369         }
2370
2371         /*
2372          * Prefer swapping with a task moving to its preferred node over a
2373          * task that is not.
2374          */
2375         if (env->best_task && cur->numa_preferred_nid == env->src_nid &&
2376             env->best_task->numa_preferred_nid != env->src_nid) {
2377                 goto assign;
2378         }
2379
2380         /*
2381          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
2382          * task migration might only result in ping pong
2383          * of tasks and also hurt performance due to cache
2384          * misses.
2385          */
2386         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
2387                 goto unlock;
2388
2389         /*
2390          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
2391          */
2392         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
2393         if (!load)
2394                 goto assign;
2395
2396         dst_load = env->dst_stats.load + load;
2397         src_load = env->src_stats.load - load;
2398
2399         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
2400                 goto unlock;
2401
2402 assign:
2403         /* Evaluate an idle CPU for a task numa move. */
2404         if (!cur) {
2405                 int cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
2406
2407                 /* Nothing cached so current CPU went idle since the search. */
2408                 if (cpu < 0)
2409                         cpu = env->dst_cpu;
2410
2411                 /*
2412                  * If the CPU is no longer truly idle and the previous best CPU
2413                  * is, keep using it.
2414                  */
2415                 if (!idle_cpu(cpu) && env->best_cpu >= 0 &&
2416                     idle_cpu(env->best_cpu)) {
2417                         cpu = env->best_cpu;
2418                 }
2419
2420                 env->dst_cpu = cpu;
2421         }
2422
2423         task_numa_assign(env, cur, imp);
2424
2425         /*
2426          * If a move to idle is allowed because there is capacity or load
2427          * balance improves then stop the search. While a better swap
2428          * candidate may exist, a search is not free.
2429          */
2430         if (maymove && !cur && env->best_cpu >= 0 && idle_cpu(env->best_cpu))
2431                 stopsearch = true;
2432
2433         /*
2434          * If a swap candidate must be identified and the current best task
2435          * moves its preferred node then stop the search.
2436          */
2437         if (!maymove && env->best_task &&
2438             env->best_task->numa_preferred_nid == env->src_nid) {
2439                 stopsearch = true;
2440         }
2441 unlock:
2442         rcu_read_unlock();
2443
2444         return stopsearch;
2445 }
2446
2447 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
2448                                 long taskimp, long groupimp)
2449 {
2450         bool maymove = false;
2451         int cpu;
2452
2453         /*
2454          * If dst node has spare capacity, then check if there is an
2455          * imbalance that would be overruled by the load balancer.
2456          */
2457         if (env->dst_stats.node_type == node_has_spare) {
2458                 unsigned int imbalance;
2459                 int src_running, dst_running;
2460
2461                 /*
2462                  * Would movement cause an imbalance? Note that if src has
2463                  * more running tasks that the imbalance is ignored as the
2464                  * move improves the imbalance from the perspective of the
2465                  * CPU load balancer.
2466                  * */
2467                 src_running = env->src_stats.nr_running - 1;
2468                 dst_running = env->dst_stats.nr_running + 1;
2469                 imbalance = max(0, dst_running - src_running);
2470                 imbalance = adjust_numa_imbalance(imbalance, dst_running,
2471                                                   env->imb_numa_nr);
2472
2473                 /* Use idle CPU if there is no imbalance */
2474                 if (!imbalance) {
2475                         maymove = true;
2476                         if (env->dst_stats.idle_cpu >= 0) {
2477                                 env->dst_cpu = env->dst_stats.idle_cpu;
2478                                 task_numa_assign(env, NULL, 0);
2479                                 return;
2480                         }
2481                 }
2482         } else {
2483                 long src_load, dst_load, load;
2484                 /*
2485                  * If the improvement from just moving env->p direction is better
2486                  * than swapping tasks around, check if a move is possible.
2487                  */
2488                 load = task_h_load(env->p);
2489                 dst_load = env->dst_stats.load + load;
2490                 src_load = env->src_stats.load - load;
2491                 maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
2492         }
2493
2494         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
2495                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
2496                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
2497                         continue;
2498
2499                 env->dst_cpu = cpu;
2500                 if (task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove))
2501                         break;
2502         }
2503 }
2504
2505 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
2506 {
2507         struct task_numa_env env = {
2508                 .p = p,
2509
2510                 .src_cpu = task_cpu(p),
2511                 .src_nid = task_node(p),
2512
2513                 .imbalance_pct = 112,
2514
2515                 .best_task = NULL,
2516                 .best_imp = 0,
2517                 .best_cpu = -1,
2518         };
2519         unsigned long taskweight, groupweight;
2520         struct sched_domain *sd;
2521         long taskimp, groupimp;
2522         struct numa_group *ng;
2523         struct rq *best_rq;
2524         int nid, ret, dist;
2525
2526         /*
2527          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
2528          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
2529          *
2530          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
2531          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
2532          * to satisfy here.
2533          */
2534         rcu_read_lock();
2535         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
2536         if (sd) {
2537                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
2538                 env.imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
2539         }
2540         rcu_read_unlock();
2541
2542         /*
2543          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
2544          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
2545          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
2546          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
2547          */
2548         if (unlikely(!sd)) {
2549                 sched_setnuma(p, task_node(p));
2550                 return -EINVAL;
2551         }
2552
2553         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
2554         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2555         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2556         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2557         update_numa_stats(&env, &env.src_stats, env.src_nid, false);
2558         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
2559         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
2560         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2561
2562         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
2563         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2564
2565         /*
2566          * Look at other nodes in these cases:
2567          * - there is no space available on the preferred_nid
2568          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
2569          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
2570          *   we need to check other locations.
2571          */
2572         ng = deref_curr_numa_group(p);
2573         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
2574                 for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2575                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
2576                                 continue;
2577
2578                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
2579                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
2580                                                 dist != env.dist) {
2581                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
2582                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
2583                         }
2584
2585                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
2586                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
2587                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
2588                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
2589                                 continue;
2590
2591                         env.dist = dist;
2592                         env.dst_nid = nid;
2593                         update_numa_stats(&env, &env.dst_stats, env.dst_nid, true);
2594                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
2595                 }
2596         }
2597
2598         /*
2599          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
2600          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
2601          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
2602          * settle down.
2603          * A task that migrated to a second choice node will be better off
2604          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
2605          */
2606         if (ng) {
2607                 if (env.best_cpu == -1)
2608                         nid = env.src_nid;
2609                 else
2610                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
2611
2612                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
2613                         sched_setnuma(p, nid);
2614         }
2615
2616         /* No better CPU than the current one was found. */
2617         if (env.best_cpu == -1) {
2618                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, -1);
2619                 return -EAGAIN;
2620         }
2621
2622         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
2623         if (env.best_task == NULL) {
2624                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
2625                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2626                 if (ret != 0)
2627                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, NULL, env.best_cpu);
2628                 return ret;
2629         }
2630
2631         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
2632         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
2633
2634         if (ret != 0)
2635                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_task, env.best_cpu);
2636         put_task_struct(env.best_task);
2637         return ret;
2638 }
2639
2640 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
2641 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
2642 {
2643         unsigned long interval = HZ;
2644
2645         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
2646         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
2647                 return;
2648
2649         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
2650         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
2651         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
2652
2653         /* Success if task is already running on preferred CPU */
2654         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
2655                 return;
2656
2657         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
2658         task_numa_migrate(p);
2659 }
2660
2661 /*
2662  * Find out how many nodes the workload is actively running on. Do this by
2663  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
2664  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
2665  * located.
2666  */
2667 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
2668 {
2669         unsigned long faults, max_faults = 0;
2670         int nid, active_nodes = 0;
2671
2672         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2673                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2674                 if (faults > max_faults)
2675                         max_faults = faults;
2676         }
2677
2678         for_each_node_state(nid, N_CPU) {
2679                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
2680                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
2681                         active_nodes++;
2682         }
2683
2684         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
2685         numa_group->active_nodes = active_nodes;
2686 }
2687
2688 /*
2689  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
2690  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
2691  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
2692  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
2693  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
2694  */
2695 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
2696 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
2697
2698 /*
2699  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
2700  * our memory is already on our local node, or if the majority of
2701  * the page accesses are shared with other processes.
2702  * Otherwise, decrease the scan period.
2703  */
2704 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
2705                         unsigned long shared, unsigned long private)
2706 {
2707         unsigned int period_slot;
2708         int lr_ratio, ps_ratio;
2709         int diff;
2710
2711         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2712         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2713
2714         /*
2715          * If there were no record hinting faults then either the task is
2716          * completely idle or all activity is in areas that are not of interest
2717          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2718          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2719          * node is overloaded. In either case, scan slower
2720          */
2721         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2722                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2723                         p->numa_scan_period << 1);
2724
2725                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2726                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2727
2728                 return;
2729         }
2730
2731         /*
2732          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2733          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2734          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2735          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2736          */
2737         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2738         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2739         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2740
2741         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2742                 /*
2743                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2744                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2745                  */
2746                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2747                 if (!slot)
2748                         slot = 1;
2749                 diff = slot * period_slot;
2750         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2751                 /*
2752                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2753                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2754                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2755                  */
2756                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2757                 if (!slot)
2758                         slot = 1;
2759                 diff = slot * period_slot;
2760         } else {
2761                 /*
2762                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2763                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2764                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2765                  */
2766                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2767                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2768         }
2769
2770         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2771                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2772         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2773 }
2774
2775 /*
2776  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2777  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2778  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2779  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2780  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2781  */
2782 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2783 {
2784         u64 runtime, delta, now;
2785         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2786         now = p->se.exec_start;
2787         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2788
2789         if (p->last_task_numa_placement) {
2790                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2791                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2792
2793                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2794                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2795                         *period = 0;
2796         } else {
2797                 delta = p->se.avg.load_sum;
2798                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2799         }
2800
2801         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2802         p->last_task_numa_placement = now;
2803
2804         return delta;
2805 }
2806
2807 /*
2808  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2809  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2810  * otherwise workloads might not converge.
2811  */
2812 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2813 {
2814         nodemask_t nodes;
2815         int dist;
2816
2817         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2818         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2819                 return nid;
2820
2821         /*
2822          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2823          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2824          * both the node itself, and on nearby nodes.
2825          */
2826         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2827                 unsigned long score, max_score = 0;
2828                 int node, max_node = nid;
2829
2830                 dist = sched_max_numa_distance;
2831
2832                 for_each_node_state(node, N_CPU) {
2833                         score = group_weight(p, node, dist);
2834                         if (score > max_score) {
2835                                 max_score = score;
2836                                 max_node = node;
2837                         }
2838                 }
2839                 return max_node;
2840         }
2841
2842         /*
2843          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2844          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2845          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2846          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2847          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2848          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2849          * keep the complexity of the search down.
2850          */
2851         nodes = node_states[N_CPU];
2852         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2853                 unsigned long max_faults = 0;
2854                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2855                 int a, b;
2856
2857                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2858                 if (!find_numa_distance(dist))
2859                         continue;
2860
2861                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2862                         unsigned long faults = 0;
2863                         nodemask_t this_group;
2864                         nodes_clear(this_group);
2865
2866                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2867                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2868                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2869                                         faults += group_faults(p, b);
2870                                         node_set(b, this_group);
2871                                         node_clear(b, nodes);
2872                                 }
2873                         }
2874
2875                         /* Remember the top group. */
2876                         if (faults > max_faults) {
2877                                 max_faults = faults;
2878                                 max_group = this_group;
2879                                 /*
2880                                  * subtle: at the smallest distance there is
2881                                  * just one node left in each "group", the
2882                                  * winner is the preferred nid.
2883                                  */
2884                                 nid = a;
2885                         }
2886                 }
2887                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2888                 if (!max_faults)
2889                         break;
2890                 nodes = max_group;
2891         }
2892         return nid;
2893 }
2894
2895 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2896 {
2897         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2898         unsigned long max_faults = 0;
2899         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2900         unsigned long total_faults;
2901         u64 runtime, period;
2902         spinlock_t *group_lock = NULL;
2903         struct numa_group *ng;
2904
2905         /*
2906          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2907          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2908          * that the field is read in a single access:
2909          */
2910         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2911         if (p->numa_scan_seq == seq)
2912                 return;
2913         p->numa_scan_seq = seq;
2914         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2915
2916         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2917                        p->numa_faults_locality[1];
2918         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2919
2920         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2921         ng = deref_curr_numa_group(p);
2922         if (ng) {
2923                 group_lock = &ng->lock;
2924                 spin_lock_irq(group_lock);
2925         }
2926
2927         /* Find the node with the highest number of faults */
2928         for_each_online_node(nid) {
2929                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2930                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2931                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2932                 int priv;
2933
2934                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2935                         long diff, f_diff, f_weight;
2936
2937                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2938                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2939                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2940                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2941
2942                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2943                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2944                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2945                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2946
2947                         /*
2948                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2949                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2950                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2951                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2952                          * faults are less important.
2953                          */
2954                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2955                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2956                                    (total_faults + 1);
2957                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2958                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2959
2960                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2961                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2962                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2963                         p->total_numa_faults += diff;
2964                         if (ng) {
2965                                 /*
2966                                  * safe because we can only change our own group
2967                                  *
2968                                  * mem_idx represents the offset for a given
2969                                  * nid and priv in a specific region because it
2970                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2971                                  */
2972                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2973                                 ng->faults[cpu_idx] += f_diff;
2974                                 ng->total_faults += diff;
2975                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2976                         }
2977                 }
2978
2979                 if (!ng) {
2980                         if (faults > max_faults) {
2981                                 max_faults = faults;
2982                                 max_nid = nid;
2983                         }
2984                 } else if (group_faults > max_faults) {
2985                         max_faults = group_faults;
2986                         max_nid = nid;
2987                 }
2988         }
2989
2990         /* Cannot migrate task to CPU-less node */
2991         max_nid = numa_nearest_node(max_nid, N_CPU);
2992
2993         if (ng) {
2994                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2995                 spin_unlock_irq(group_lock);
2996                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2997         }
2998
2999         if (max_faults) {
3000                 /* Set the new preferred node */
3001                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
3002                         sched_setnuma(p, max_nid);
3003         }
3004
3005         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
3006 }
3007
3008 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
3009 {
3010         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
3011 }
3012
3013 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
3014 {
3015         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
3016                 kfree_rcu(grp, rcu);
3017 }
3018
3019 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
3020                         int *priv)
3021 {
3022         struct numa_group *grp, *my_grp;
3023         struct task_struct *tsk;
3024         bool join = false;
3025         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
3026         int i;
3027
3028         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
3029                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
3030                                     NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS *
3031                                     nr_node_ids * sizeof(unsigned long);
3032
3033                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
3034                 if (!grp)
3035                         return;
3036
3037                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
3038                 grp->active_nodes = 1;
3039                 grp->max_faults_cpu = 0;
3040                 spin_lock_init(&grp->lock);
3041                 grp->gid = p->pid;
3042
3043                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
3044                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
3045
3046                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
3047
3048                 grp->nr_tasks++;
3049                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
3050         }
3051
3052         rcu_read_lock();
3053         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
3054
3055         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
3056                 goto no_join;
3057
3058         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
3059         if (!grp)
3060                 goto no_join;
3061
3062         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
3063         if (grp == my_grp)
3064                 goto no_join;
3065
3066         /*
3067          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
3068          * the other task will join us.
3069          */
3070         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
3071                 goto no_join;
3072
3073         /*
3074          * Tie-break on the grp address.
3075          */
3076         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
3077                 goto no_join;
3078
3079         /* Always join threads in the same process. */
3080         if (tsk->mm == current->mm)
3081                 join = true;
3082
3083         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
3084         if (flags & TNF_SHARED)
3085                 join = true;
3086
3087         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
3088         *priv = !join;
3089
3090         if (join && !get_numa_group(grp))
3091                 goto no_join;
3092
3093         rcu_read_unlock();
3094
3095         if (!join)
3096                 return;
3097
3098         WARN_ON_ONCE(irqs_disabled());
3099         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
3100
3101         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
3102                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
3103                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
3104         }
3105         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
3106         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
3107
3108         my_grp->nr_tasks--;
3109         grp->nr_tasks++;
3110
3111         spin_unlock(&my_grp->lock);
3112         spin_unlock_irq(&grp->lock);
3113
3114         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
3115
3116         put_numa_group(my_grp);
3117         return;
3118
3119 no_join:
3120         rcu_read_unlock();
3121         return;
3122 }
3123
3124 /*
3125  * Get rid of NUMA statistics associated with a task (either current or dead).
3126  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
3127  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
3128  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
3129  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
3130  */
3131 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
3132 {
3133         /* safe: p either is current or is being freed by current */
3134         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
3135         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
3136         unsigned long flags;
3137         int i;
3138
3139         if (!numa_faults)
3140                 return;
3141
3142         if (grp) {
3143                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
3144                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
3145                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
3146                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
3147
3148                 grp->nr_tasks--;
3149                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
3150                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
3151                 put_numa_group(grp);
3152         }
3153
3154         if (final) {
3155                 p->numa_faults = NULL;
3156                 kfree(numa_faults);
3157         } else {
3158                 p->total_numa_faults = 0;
3159                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
3160                         numa_faults[i] = 0;
3161         }
3162 }
3163
3164 /*
3165  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
3166  */
3167 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
3168 {
3169         struct task_struct *p = current;
3170         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
3171         int cpu_node = task_node(current);
3172         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
3173         struct numa_group *ng;
3174         int priv;
3175
3176         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
3177                 return;
3178
3179         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
3180         if (!p->mm)
3181                 return;
3182
3183         /*
3184          * NUMA faults statistics are unnecessary for the slow memory
3185          * node for memory tiering mode.
3186          */
3187         if (!node_is_toptier(mem_node) &&
3188             (sysctl_numa_balancing_mode & NUMA_BALANCING_MEMORY_TIERING ||
3189              !cpupid_valid(last_cpupid)))
3190                 return;
3191
3192         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
3193         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
3194                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
3195                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
3196
3197                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
3198                 if (!p->numa_faults)
3199                         return;
3200
3201                 p->total_numa_faults = 0;
3202                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
3203         }
3204
3205         /*
3206          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
3207          * to be private if the accessing pid has not changed
3208          */
3209         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
3210                 priv = 1;
3211         } else {
3212                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
3213                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
3214                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
3215         }
3216
3217         /*
3218          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
3219          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
3220          * actively using should be counted as local. This allows the
3221          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
3222          */
3223         ng = deref_curr_numa_group(p);
3224         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
3225                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
3226                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
3227                 local = 1;
3228
3229         /*
3230          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
3231          * previously failed, or the scheduler moved us.
3232          */
3233         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
3234                 task_numa_placement(p);
3235                 numa_migrate_preferred(p);
3236         }
3237
3238         if (migrated)
3239                 p->numa_pages_migrated += pages;
3240         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
3241                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
3242
3243         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
3244         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
3245         p->numa_faults_locality[local] += pages;
3246 }
3247
3248 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
3249 {
3250         /*
3251          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
3252          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
3253          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
3254          * much of an issue though, since this is just used for
3255          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
3256          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
3257          */
3258         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
3259         p->mm->numa_scan_offset = 0;
3260 }
3261
3262 static bool vma_is_accessed(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma)
3263 {
3264         unsigned long pids;
3265         /*
3266          * Allow unconditional access first two times, so that all the (pages)
3267          * of VMAs get prot_none fault introduced irrespective of accesses.
3268          * This is also done to avoid any side effect of task scanning
3269          * amplifying the unfairness of disjoint set of VMAs' access.
3270          */
3271         if ((READ_ONCE(current->mm->numa_scan_seq) - vma->numab_state->start_scan_seq) < 2)
3272                 return true;
3273
3274         pids = vma->numab_state->pids_active[0] | vma->numab_state->pids_active[1];
3275         if (test_bit(hash_32(current->pid, ilog2(BITS_PER_LONG)), &pids))
3276                 return true;
3277
3278         /*
3279          * Complete a scan that has already started regardless of PID access, or
3280          * some VMAs may never be scanned in multi-threaded applications:
3281          */
3282         if (mm->numa_scan_offset > vma->vm_start) {
3283                 trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_IGNORE_PID);
3284                 return true;
3285         }
3286
3287         /*
3288          * This vma has not been accessed for a while, and if the number
3289          * the threads in the same process is low, which means no other
3290          * threads can help scan this vma, force a vma scan.
3291          */
3292         if (READ_ONCE(mm->numa_scan_seq) >
3293            (vma->numab_state->prev_scan_seq + get_nr_threads(current)))
3294                 return true;
3295
3296         return false;
3297 }
3298
3299 #define VMA_PID_RESET_PERIOD (4 * sysctl_numa_balancing_scan_delay)
3300
3301 /*
3302  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
3303  * Triggered from task_tick_numa().
3304  */
3305 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
3306 {
3307         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
3308         struct task_struct *p = current;
3309         struct mm_struct *mm = p->mm;
3310         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
3311         struct vm_area_struct *vma;
3312         unsigned long start, end;
3313         unsigned long nr_pte_updates = 0;
3314         long pages, virtpages;
3315         struct vma_iterator vmi;
3316         bool vma_pids_skipped;
3317         bool vma_pids_forced = false;
3318
3319         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
3320
3321         work->next = work;
3322         /*
3323          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
3324          *
3325          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
3326          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
3327          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
3328          * work.
3329          */
3330         if (p->flags & PF_EXITING)
3331                 return;
3332
3333         /*
3334          * Memory is pinned to only one NUMA node via cpuset.mems, naturally
3335          * no page can be migrated.
3336          */
3337         if (cpusets_enabled() && nodes_weight(cpuset_current_mems_allowed) == 1) {
3338                 trace_sched_skip_cpuset_numa(current, &cpuset_current_mems_allowed);
3339                 return;
3340         }
3341
3342         if (!mm->numa_next_scan) {
3343                 mm->numa_next_scan = now +
3344                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3345         }
3346
3347         /*
3348          * Enforce maximal scan/migration frequency..
3349          */
3350         migrate = mm->numa_next_scan;
3351         if (time_before(now, migrate))
3352                 return;
3353
3354         if (p->numa_scan_period == 0) {
3355                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
3356                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
3357         }
3358
3359         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
3360         if (!try_cmpxchg(&mm->numa_next_scan, &migrate, next_scan))
3361                 return;
3362
3363         /*
3364          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
3365          * the next time around.
3366          */
3367         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
3368
3369         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
3370         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
3371         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
3372         if (!pages)
3373                 return;
3374
3375
3376         if (!mmap_read_trylock(mm))
3377                 return;
3378
3379         /*
3380          * VMAs are skipped if the current PID has not trapped a fault within
3381          * the VMA recently. Allow scanning to be forced if there is no
3382          * suitable VMA remaining.
3383          */
3384         vma_pids_skipped = false;
3385
3386 retry_pids:
3387         start = mm->numa_scan_offset;
3388         vma_iter_init(&vmi, mm, start);
3389         vma = vma_next(&vmi);
3390         if (!vma) {
3391                 reset_ptenuma_scan(p);
3392                 start = 0;
3393                 vma_iter_set(&vmi, start);
3394                 vma = vma_next(&vmi);
3395         }
3396
3397         for (; vma; vma = vma_next(&vmi)) {
3398                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
3399                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
3400                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_UNSUITABLE);
3401                         continue;
3402                 }
3403
3404                 /*
3405                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
3406                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
3407                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vDSO
3408                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
3409                  */
3410                 if (!vma->vm_mm ||
3411                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ))) {
3412                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_SHARED_RO);
3413                         continue;
3414                 }
3415
3416                 /*
3417                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
3418                  * PROT_NONE and NUMA hinting PTEs
3419                  */
3420                 if (!vma_is_accessible(vma)) {
3421                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_INACCESSIBLE);
3422                         continue;
3423                 }
3424
3425                 /* Initialise new per-VMA NUMAB state. */
3426                 if (!vma->numab_state) {
3427                         struct vma_numab_state *ptr;
3428
3429                         ptr = kzalloc(sizeof(*ptr), GFP_KERNEL);
3430                         if (!ptr)
3431                                 continue;
3432
3433                         if (cmpxchg(&vma->numab_state, NULL, ptr)) {
3434                                 kfree(ptr);
3435                                 continue;
3436                         }
3437
3438                         vma->numab_state->start_scan_seq = mm->numa_scan_seq;
3439
3440                         vma->numab_state->next_scan = now +
3441                                 msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3442
3443                         /* Reset happens after 4 times scan delay of scan start */
3444                         vma->numab_state->pids_active_reset =  vma->numab_state->next_scan +
3445                                 msecs_to_jiffies(VMA_PID_RESET_PERIOD);
3446
3447                         /*
3448                          * Ensure prev_scan_seq does not match numa_scan_seq,
3449                          * to prevent VMAs being skipped prematurely on the
3450                          * first scan:
3451                          */
3452                          vma->numab_state->prev_scan_seq = mm->numa_scan_seq - 1;
3453                 }
3454
3455                 /*
3456                  * Scanning the VMAs of short lived tasks add more overhead. So
3457                  * delay the scan for new VMAs.
3458                  */
3459                 if (mm->numa_scan_seq && time_before(jiffies,
3460                                                 vma->numab_state->next_scan)) {
3461                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_SCAN_DELAY);
3462                         continue;
3463                 }
3464
3465                 /* RESET access PIDs regularly for old VMAs. */
3466                 if (mm->numa_scan_seq &&
3467                                 time_after(jiffies, vma->numab_state->pids_active_reset)) {
3468                         vma->numab_state->pids_active_reset = vma->numab_state->pids_active_reset +
3469                                 msecs_to_jiffies(VMA_PID_RESET_PERIOD);
3470                         vma->numab_state->pids_active[0] = READ_ONCE(vma->numab_state->pids_active[1]);
3471                         vma->numab_state->pids_active[1] = 0;
3472                 }
3473
3474                 /* Do not rescan VMAs twice within the same sequence. */
3475                 if (vma->numab_state->prev_scan_seq == mm->numa_scan_seq) {
3476                         mm->numa_scan_offset = vma->vm_end;
3477                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_SEQ_COMPLETED);
3478                         continue;
3479                 }
3480
3481                 /*
3482                  * Do not scan the VMA if task has not accessed it, unless no other
3483                  * VMA candidate exists.
3484                  */
3485                 if (!vma_pids_forced && !vma_is_accessed(mm, vma)) {
3486                         vma_pids_skipped = true;
3487                         trace_sched_skip_vma_numa(mm, vma, NUMAB_SKIP_PID_INACTIVE);
3488                         continue;
3489                 }
3490
3491                 do {
3492                         start = max(start, vma->vm_start);
3493                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
3494                         end = min(end, vma->vm_end);
3495                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
3496
3497                         /*
3498                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
3499                          * hpages that have at least one present PTE that
3500                          * is not already PTE-numa. If the VMA contains
3501                          * areas that are unused or already full of prot_numa
3502                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
3503                          * areas faster.
3504                          */
3505                         if (nr_pte_updates)
3506                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
3507                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
3508
3509                         start = end;
3510                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
3511                                 goto out;
3512
3513                         cond_resched();
3514                 } while (end != vma->vm_end);
3515
3516                 /* VMA scan is complete, do not scan until next sequence. */
3517                 vma->numab_state->prev_scan_seq = mm->numa_scan_seq;
3518
3519                 /*
3520                  * Only force scan within one VMA at a time, to limit the
3521                  * cost of scanning a potentially uninteresting VMA.
3522                  */
3523                 if (vma_pids_forced)
3524                         break;
3525         }
3526
3527         /*
3528          * If no VMAs are remaining and VMAs were skipped due to the PID
3529          * not accessing the VMA previously, then force a scan to ensure
3530          * forward progress:
3531          */
3532         if (!vma && !vma_pids_forced && vma_pids_skipped) {
3533                 vma_pids_forced = true;
3534                 goto retry_pids;
3535         }
3536
3537 out:
3538         /*
3539          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
3540          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
3541          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
3542          * scanner to the start so check it now.
3543          */
3544         if (vma)
3545                 mm->numa_scan_offset = start;
3546         else
3547                 reset_ptenuma_scan(p);
3548         mmap_read_unlock(mm);
3549
3550         /*
3551          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
3552          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
3553          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
3554          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
3555          */
3556         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
3557                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
3558                 p->node_stamp += 32 * diff;
3559         }
3560 }
3561
3562 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
3563 {
3564         int mm_users = 0;
3565         struct mm_struct *mm = p->mm;
3566
3567         if (mm) {
3568                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
3569                 if (mm_users == 1) {
3570                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
3571                         mm->numa_scan_seq = 0;
3572                 }
3573         }
3574         p->node_stamp                   = 0;
3575         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
3576         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
3577         p->numa_migrate_retry           = 0;
3578         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
3579         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
3580         p->numa_faults                  = NULL;
3581         p->numa_pages_migrated          = 0;
3582         p->total_numa_faults            = 0;
3583         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
3584         p->last_task_numa_placement     = 0;
3585         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
3586
3587         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
3588
3589         /* New address space, reset the preferred nid */
3590         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
3591                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
3592                 return;
3593         }
3594
3595         /*
3596          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
3597          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
3598          */
3599         if (mm) {
3600                 unsigned int delay;
3601
3602                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
3603                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
3604                 delay += 2 * TICK_NSEC;
3605                 p->node_stamp = delay;
3606         }
3607 }
3608
3609 /*
3610  * Drive the periodic memory faults..
3611  */
3612 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
3613 {
3614         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
3615         u64 period, now;
3616
3617         /*
3618          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
3619          */
3620         if (!curr->mm || (curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
3621                 return;
3622
3623         /*
3624          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
3625          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
3626          * task needs to have done some actual work before we bother with
3627          * NUMA placement.
3628          */
3629         now = curr->se.sum_exec_runtime;
3630         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
3631
3632         if (now > curr->node_stamp + period) {
3633                 if (!curr->node_stamp)
3634                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
3635                 curr->node_stamp += period;
3636
3637                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
3638                         task_work_add(curr, work, TWA_RESUME);
3639         }
3640 }
3641
3642 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
3643 {
3644         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
3645         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
3646
3647         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
3648                 return;
3649
3650         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
3651                 return;
3652
3653         if (src_nid == dst_nid)
3654                 return;
3655
3656         /*
3657          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
3658          * has completed. This is most likely due to a new task that
3659          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
3660          */
3661         if (p->numa_scan_seq) {
3662                 /*
3663                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
3664                  * node or if the task was not previously running on
3665                  * the preferred node.
3666                  */
3667                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
3668                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
3669                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
3670                         return;
3671         }
3672
3673         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
3674 }
3675
3676 #else
3677 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
3678 {
3679 }
3680
3681 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3682 {
3683 }
3684
3685 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3686 {
3687 }
3688
3689 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
3690 {
3691 }
3692
3693 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
3694
3695 static void
3696 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3697 {
3698         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3699 #ifdef CONFIG_SMP
3700         if (entity_is_task(se)) {
3701                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3702
3703                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
3704                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
3705         }
3706 #endif
3707         cfs_rq->nr_queued++;
3708 }
3709
3710 static void
3711 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3712 {
3713         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3714 #ifdef CONFIG_SMP
3715         if (entity_is_task(se)) {
3716                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
3717                 list_del_init(&se->group_node);
3718         }
3719 #endif
3720         cfs_rq->nr_queued--;
3721 }
3722
3723 /*
3724  * Signed add and clamp on underflow.
3725  *
3726  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3727  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3728  * values.
3729  */
3730 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3731         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3732         typeof(_val) val = (_val);                              \
3733         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3734                                                                 \
3735         res = var + val;                                        \
3736                                                                 \
3737         if (val < 0 && res > var)                               \
3738                 res = 0;                                        \
3739                                                                 \
3740         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3741 } while (0)
3742
3743 /*
3744  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3745  *
3746  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3747  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3748  * values.
3749  */
3750 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3751         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3752         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3753         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3754         res = var - val;                                        \
3755         if (res > var)                                          \
3756                 res = 0;                                        \
3757         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3758 } while (0)
3759
3760 /*
3761  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
3762  *
3763  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
3764  * and is thus optimized for local variable updates.
3765  */
3766 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
3767         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3768         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
3769 } while (0)
3770
3771 #ifdef CONFIG_SMP
3772 static inline void
3773 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3774 {
3775         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3776         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3777 }
3778
3779 static inline void
3780 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3781 {
3782         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3783         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
3784         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
3785         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
3786                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
3787 }
3788 #else
3789 static inline void
3790 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3791 static inline void
3792 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
3793 #endif
3794
3795 static void place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags);
3796
3797 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
3798                             unsigned long weight)
3799 {
3800         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3801
3802         if (se->on_rq) {
3803                 /* commit outstanding execution time */
3804                 update_curr(cfs_rq);
3805                 update_entity_lag(cfs_rq, se);
3806                 se->deadline -= se->vruntime;
3807                 se->rel_deadline = 1;
3808                 cfs_rq->nr_queued--;
3809                 if (!curr)
3810                         __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3811                 update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3812         }
3813         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3814
3815         /*
3816          * Because we keep se->vlag = V - v_i, while: lag_i = w_i*(V - v_i),
3817          * we need to scale se->vlag when w_i changes.
3818          */
3819         se->vlag = div_s64(se->vlag * se->load.weight, weight);
3820         if (se->rel_deadline)
3821                 se->deadline = div_s64(se->deadline * se->load.weight, weight);
3822
3823         update_load_set(&se->load, weight);
3824
3825 #ifdef CONFIG_SMP
3826         do {
3827                 u32 divider = get_pelt_divider(&se->avg);
3828
3829                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
3830         } while (0);
3831 #endif
3832
3833         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3834         if (se->on_rq) {
3835                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3836                 update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
3837                 if (!curr)
3838                         __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3839                 cfs_rq->nr_queued++;
3840
3841                 /*
3842                  * The entity's vruntime has been adjusted, so let's check
3843                  * whether the rq-wide min_vruntime needs updated too. Since
3844                  * the calculations above require stable min_vruntime rather
3845                  * than up-to-date one, we do the update at the end of the
3846                  * reweight process.
3847                  */
3848                 update_min_vruntime(cfs_rq);
3849         }
3850 }
3851
3852 static void reweight_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p,
3853                                const struct load_weight *lw)
3854 {
3855         struct sched_entity *se = &p->se;
3856         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3857         struct load_weight *load = &se->load;
3858
3859         reweight_entity(cfs_rq, se, lw->weight);
3860         load->inv_weight = lw->inv_weight;
3861 }
3862
3863 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3864
3865 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3866 #ifdef CONFIG_SMP
3867 /*
3868  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
3869  * global sum we all love to hate.
3870  *
3871  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
3872  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
3873  *
3874  *                     tg->weight * grq->load.weight
3875  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
3876  *                       \Sum grq->load.weight
3877  *
3878  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
3879  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
3880  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
3881  *
3882  * So instead of the above, we substitute:
3883  *
3884  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
3885  *
3886  * which yields the following:
3887  *
3888  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
3889  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
3890  *                             tg->load_avg
3891  *
3892  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
3893  *
3894  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
3895  *
3896  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
3897  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
3898  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
3899  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
3900  * yielding bad latency etc..
3901  *
3902  * Now, in that special case (1) reduces to:
3903  *
3904  *                     tg->weight * grq->load.weight
3905  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
3906  *                         grp->load.weight
3907  *
3908  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
3909  *
3910  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
3911  * UP case, like:
3912  *
3913  *   ge->load.weight =
3914  *
3915  *              tg->weight * grq->load.weight
3916  *     ---------------------------------------------------         (5)
3917  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
3918  *
3919  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
3920  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
3921  *
3922  *
3923  *                     tg->weight * grq->load.weight
3924  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
3925  *                             tg_load_avg'
3926  *
3927  * Where:
3928  *
3929  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
3930  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
3931  *
3932  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3933  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3934  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3935  *
3936  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3937  *
3938  * hence icky!
3939  */
3940 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3941 {
3942         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3943         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3944
3945         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3946
3947         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3948
3949         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3950
3951         /* Ensure tg_weight >= load */
3952         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3953         tg_weight += load;
3954
3955         shares = (tg_shares * load);
3956         if (tg_weight)
3957                 shares /= tg_weight;
3958
3959         /*
3960          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3961          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3962          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3963          * the group on a CPU.
3964          *
3965          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3966          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3967          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3968          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3969          * instead of 0.
3970          */
3971         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3972 }
3973 #endif /* CONFIG_SMP */
3974
3975 /*
3976  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3977  * runqueue.
3978  */
3979 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3980 {
3981         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3982         long shares;
3983
3984         /*
3985          * When a group becomes empty, preserve its weight. This matters for
3986          * DELAY_DEQUEUE.
3987          */
3988         if (!gcfs_rq || !gcfs_rq->load.weight)
3989                 return;
3990
3991         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3992                 return;
3993
3994 #ifndef CONFIG_SMP
3995         shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3996 #else
3997         shares = calc_group_shares(gcfs_rq);
3998 #endif
3999         if (unlikely(se->load.weight != shares))
4000                 reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
4001 }
4002
4003 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
4004 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
4005 {
4006 }
4007 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
4008
4009 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
4010 {
4011         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4012
4013         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
4014                 /*
4015                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
4016                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
4017                  * a real problem.
4018                  *
4019                  * It will not get called when we go idle, because the idle
4020                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
4021                  * number include things like RT tasks.
4022                  *
4023                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
4024                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
4025                  *
4026                  * See cpu_util_cfs().
4027                  */
4028                 cpufreq_update_util(rq, flags);
4029         }
4030 }
4031
4032 #ifdef CONFIG_SMP
4033 static inline bool load_avg_is_decayed(struct sched_avg *sa)
4034 {
4035         if (sa->load_sum)
4036                 return false;
4037
4038         if (sa->util_sum)
4039                 return false;
4040
4041         if (sa->runnable_sum)
4042                 return false;
4043
4044         /*
4045          * _avg must be null when _sum are null because _avg = _sum / divider
4046          * Make sure that rounding and/or propagation of PELT values never
4047          * break this.
4048          */
4049         WARN_ON_ONCE(sa->load_avg ||
4050                       sa->util_avg ||
4051                       sa->runnable_avg);
4052
4053         return true;
4054 }
4055
4056 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
4057 {
4058         return u64_u32_load_copy(cfs_rq->avg.last_update_time,
4059                                  cfs_rq->last_update_time_copy);
4060 }
4061 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4062 /*
4063  * Because list_add_leaf_cfs_rq always places a child cfs_rq on the list
4064  * immediately before a parent cfs_rq, and cfs_rqs are removed from the list
4065  * bottom-up, we only have to test whether the cfs_rq before us on the list
4066  * is our child.
4067  * If cfs_rq is not on the list, test whether a child needs its to be added to
4068  * connect a branch to the tree  * (see list_add_leaf_cfs_rq() for details).
4069  */
4070 static inline bool child_cfs_rq_on_list(struct cfs_rq *cfs_rq)
4071 {
4072         struct cfs_rq *prev_cfs_rq;
4073         struct list_head *prev;
4074         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4075
4076         if (cfs_rq->on_list) {
4077                 prev = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
4078         } else {
4079                 prev = rq->tmp_alone_branch;
4080         }
4081
4082         if (prev == &rq->leaf_cfs_rq_list)
4083                 return false;
4084
4085         prev_cfs_rq = container_of(prev, struct cfs_rq, leaf_cfs_rq_list);
4086
4087         return (prev_cfs_rq->tg->parent == cfs_rq->tg);
4088 }
4089
4090 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
4091 {
4092         if (cfs_rq->load.weight)
4093                 return false;
4094
4095         if (!load_avg_is_decayed(&cfs_rq->avg))
4096                 return false;
4097
4098         if (child_cfs_rq_on_list(cfs_rq))
4099                 return false;
4100
4101         return true;
4102 }
4103
4104 /**
4105  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
4106  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
4107  *
4108  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
4109  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
4110  * considerations.
4111  *
4112  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
4113  * differential update where we store the last value we propagated. This in
4114  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
4115  *
4116  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
4117  */
4118 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4119 {
4120         long delta;
4121         u64 now;
4122
4123         /*
4124          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
4125          */
4126         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
4127                 return;
4128
4129         /* rq has been offline and doesn't contribute to the share anymore: */
4130         if (!cpu_active(cpu_of(rq_of(cfs_rq))))
4131                 return;
4132
4133         /*
4134          * For migration heavy workloads, access to tg->load_avg can be
4135          * unbound. Limit the update rate to at most once per ms.
4136          */
4137         now = sched_clock_cpu(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
4138         if (now - cfs_rq->last_update_tg_load_avg < NSEC_PER_MSEC)
4139                 return;
4140
4141         delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4142         if (abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
4143                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
4144                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
4145                 cfs_rq->last_update_tg_load_avg = now;
4146         }
4147 }
4148
4149 static inline void clear_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4150 {
4151         long delta;
4152         u64 now;
4153
4154         /*
4155          * No need to update load_avg for root_task_group, as it is not used.
4156          */
4157         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
4158                 return;
4159
4160         now = sched_clock_cpu(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
4161         delta = 0 - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4162         atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
4163         cfs_rq->tg_load_avg_contrib = 0;
4164         cfs_rq->last_update_tg_load_avg = now;
4165 }
4166
4167 /* CPU offline callback: */
4168 static void __maybe_unused clear_tg_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4169 {
4170         struct task_group *tg;
4171
4172         lockdep_assert_rq_held(rq);
4173
4174         /*
4175          * The rq clock has already been updated in
4176          * set_rq_offline(), so we should skip updating
4177          * the rq clock again in unthrottle_cfs_rq().
4178          */
4179         rq_clock_start_loop_update(rq);
4180
4181         rcu_read_lock();
4182         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4183                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4184
4185                 clear_tg_load_avg(cfs_rq);
4186         }
4187         rcu_read_unlock();
4188
4189         rq_clock_stop_loop_update(rq);
4190 }
4191
4192 /*
4193  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
4194  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
4195  * including the state of rq->lock, should be made.
4196  */
4197 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
4198                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
4199 {
4200         u64 p_last_update_time;
4201         u64 n_last_update_time;
4202
4203         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
4204                 return;
4205
4206         /*
4207          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
4208          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
4209          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
4210          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
4211          * the wakee more load sounds not bad.
4212          */
4213         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
4214                 return;
4215
4216         p_last_update_time = cfs_rq_last_update_time(prev);
4217         n_last_update_time = cfs_rq_last_update_time(next);
4218
4219         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
4220         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
4221 }
4222
4223 /*
4224  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
4225  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
4226  * that for each group:
4227  *
4228  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
4229  *
4230  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
4231  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
4232  *
4233  * Per the above update_tg_cfs_util() and update_tg_cfs_runnable() are trivial
4234  * and simply copies the running/runnable sum over (but still wrong, because
4235  * the group entity and group rq do not have their PELT windows aligned).
4236  *
4237  * However, update_tg_cfs_load() is more complex. So we have:
4238  *
4239  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
4240  *
4241  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
4242  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
4243  *
4244  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
4245  *
4246  * And per (1) we have:
4247  *
4248  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
4249  *
4250  * Which gives:
4251  *
4252  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
4253  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
4254  *                               grq->load.weight
4255  *
4256  * Except that is wrong!
4257  *
4258  * Because while for entities historical weight is not important and we
4259  * really only care about our future and therefore can consider a pure
4260  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
4261  *
4262  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
4263  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
4264  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
4265  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
4266  *
4267  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
4268  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
4269  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
4270  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
4271  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
4272  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
4273  *
4274  * So we'll have to approximate.. :/
4275  *
4276  * Given the constraint:
4277  *
4278  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
4279  *
4280  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
4281  * overlap.
4282  *
4283  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
4284  *
4285  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
4286  *
4287  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
4288  *
4289  */
4290 static inline void
4291 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
4292 {
4293         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
4294         u32 new_sum, divider;
4295
4296         /* Nothing to update */
4297         if (!delta_avg)
4298                 return;
4299
4300         /*
4301          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4302          * See ___update_load_avg() for details.
4303          */
4304         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4305
4306
4307         /* Set new sched_entity's utilization */
4308         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
4309         new_sum = se->avg.util_avg * divider;
4310         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.util_sum;
4311         se->avg.util_sum = new_sum;
4312
4313         /* Update parent cfs_rq utilization */
4314         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta_avg);
4315         add_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, delta_sum);
4316
4317         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4318         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
4319                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4320 }
4321
4322 static inline void
4323 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
4324 {
4325         long delta_sum, delta_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg - se->avg.runnable_avg;
4326         u32 new_sum, divider;
4327
4328         /* Nothing to update */
4329         if (!delta_avg)
4330                 return;
4331
4332         /*
4333          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4334          * See ___update_load_avg() for details.
4335          */
4336         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4337
4338         /* Set new sched_entity's runnable */
4339         se->avg.runnable_avg = gcfs_rq->avg.runnable_avg;
4340         new_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
4341         delta_sum = (long)new_sum - (long)se->avg.runnable_sum;
4342         se->avg.runnable_sum = new_sum;
4343
4344         /* Update parent cfs_rq runnable */
4345         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, delta_avg);
4346         add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, delta_sum);
4347         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4348         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
4349                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4350 }
4351
4352 static inline void
4353 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
4354 {
4355         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
4356         unsigned long load_avg;
4357         u64 load_sum = 0;
4358         s64 delta_sum;
4359         u32 divider;
4360
4361         if (!runnable_sum)
4362                 return;
4363
4364         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
4365
4366         /*
4367          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4368          * See ___update_load_avg() for details.
4369          */
4370         divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4371
4372         if (runnable_sum >= 0) {
4373                 /*
4374                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
4375                  * the CPU is saturated running == runnable.
4376                  */
4377                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
4378                 runnable_sum = min_t(long, runnable_sum, divider);
4379         } else {
4380                 /*
4381                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
4382                  * assuming all tasks are equally runnable.
4383                  */
4384                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
4385                         load_sum = div_u64(gcfs_rq->avg.load_sum,
4386                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
4387                 }
4388
4389                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
4390                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
4391         }
4392
4393         /*
4394          * runnable_sum can't be lower than running_sum
4395          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
4396          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
4397          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
4398          */
4399         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4400         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
4401
4402         load_sum = se_weight(se) * runnable_sum;
4403         load_avg = div_u64(load_sum, divider);
4404
4405         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
4406         if (!delta_avg)
4407                 return;
4408
4409         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
4410
4411         se->avg.load_sum = runnable_sum;
4412         se->avg.load_avg = load_avg;
4413         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
4414         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
4415         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4416         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.load_sum,
4417                                           cfs_rq->avg.load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4418 }
4419
4420 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
4421 {
4422         cfs_rq->propagate = 1;
4423         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
4424 }
4425
4426 /* Update task and its cfs_rq load average */
4427 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4428 {
4429         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
4430
4431         if (entity_is_task(se))
4432                 return 0;
4433
4434         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
4435         if (!gcfs_rq->propagate)
4436                 return 0;
4437
4438         gcfs_rq->propagate = 0;
4439
4440         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4441
4442         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
4443
4444         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
4445         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
4446         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se, gcfs_rq);
4447
4448         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4449         trace_pelt_se_tp(se);
4450
4451         return 1;
4452 }
4453
4454 /*
4455  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
4456  * group_entity:
4457  */
4458 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
4459 {
4460         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
4461
4462         /*
4463          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
4464          * decay it:
4465          */
4466         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
4467                 return false;
4468
4469         /*
4470          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
4471          * the utilization of the sched_entity:
4472          */
4473         if (gcfs_rq->propagate)
4474                 return false;
4475
4476         /*
4477          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
4478          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
4479          * waste of time to try to decay it:
4480          */
4481         return true;
4482 }
4483
4484 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
4485
4486 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4487
4488 static inline void clear_tg_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4489
4490 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4491 {
4492         return 0;
4493 }
4494
4495 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
4496
4497 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
4498
4499 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4500 static inline void migrate_se_pelt_lag(struct sched_entity *se)
4501 {
4502         u64 throttled = 0, now, lut;
4503         struct cfs_rq *cfs_rq;
4504         struct rq *rq;
4505         bool is_idle;
4506
4507         if (load_avg_is_decayed(&se->avg))
4508                 return;
4509
4510         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4511         rq = rq_of(cfs_rq);
4512
4513         rcu_read_lock();
4514         is_idle = is_idle_task(rcu_dereference(rq->curr));
4515         rcu_read_unlock();
4516
4517         /*
4518          * The lag estimation comes with a cost we don't want to pay all the
4519          * time. Hence, limiting to the case where the source CPU is idle and
4520          * we know we are at the greatest risk to have an outdated clock.
4521          */
4522         if (!is_idle)
4523                 return;
4524
4525         /*
4526          * Estimated "now" is: last_update_time + cfs_idle_lag + rq_idle_lag, where:
4527          *
4528          *   last_update_time (the cfs_rq's last_update_time)
4529          *      = cfs_rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
4530          *      = rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
4531          *        - cfs->throttled_clock_pelt_time@cfs_rq_idle
4532          *
4533          *   cfs_idle_lag (delta between rq's update and cfs_rq's update)
4534          *      = rq_clock_pelt()@rq_idle - rq_clock_pelt()@cfs_rq_idle
4535          *
4536          *   rq_idle_lag (delta between now and rq's update)
4537          *      = sched_clock_cpu() - rq_clock()@rq_idle
4538          *
4539          * We can then write:
4540          *
4541          *    now = rq_clock_pelt()@rq_idle - cfs->throttled_clock_pelt_time +
4542          *          sched_clock_cpu() - rq_clock()@rq_idle
4543          * Where:
4544          *      rq_clock_pelt()@rq_idle is rq->clock_pelt_idle
4545          *      rq_clock()@rq_idle      is rq->clock_idle
4546          *      cfs->throttled_clock_pelt_time@cfs_rq_idle
4547          *                              is cfs_rq->throttled_pelt_idle
4548          */
4549
4550 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4551         throttled = u64_u32_load(cfs_rq->throttled_pelt_idle);
4552         /* The clock has been stopped for throttling */
4553         if (throttled == U64_MAX)
4554                 return;
4555 #endif
4556         now = u64_u32_load(rq->clock_pelt_idle);
4557         /*
4558          * Paired with _update_idle_rq_clock_pelt(). It ensures at the worst case
4559          * is observed the old clock_pelt_idle value and the new clock_idle,
4560          * which lead to an underestimation. The opposite would lead to an
4561          * overestimation.
4562          */
4563         smp_rmb();
4564         lut = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
4565
4566         now -= throttled;
4567         if (now < lut)
4568                 /*
4569                  * cfs_rq->avg.last_update_time is more recent than our
4570                  * estimation, let's use it.
4571                  */
4572                 now = lut;
4573         else
4574                 now += sched_clock_cpu(cpu_of(rq)) - u64_u32_load(rq->clock_idle);
4575
4576         __update_load_avg_blocked_se(now, se);
4577 }
4578 #else
4579 static void migrate_se_pelt_lag(struct sched_entity *se) {}
4580 #endif
4581
4582 /**
4583  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
4584  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
4585  * @cfs_rq: cfs_rq to update
4586  *
4587  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
4588  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached.
4589  *
4590  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
4591  *
4592  * Return: true if the load decayed or we removed load.
4593  *
4594  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
4595  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
4596  */
4597 static inline int
4598 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
4599 {
4600         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable = 0;
4601         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
4602         int decayed = 0;
4603
4604         if (cfs_rq->removed.nr) {
4605                 unsigned long r;
4606                 u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4607
4608                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
4609                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
4610                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
4611                 swap(cfs_rq->removed.runnable_avg, removed_runnable);
4612                 cfs_rq->removed.nr = 0;
4613                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
4614
4615                 r = removed_load;
4616                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
4617                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
4618                 /* See sa->util_sum below */
4619                 sa->load_sum = max_t(u32, sa->load_sum, sa->load_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4620
4621                 r = removed_util;
4622                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
4623                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
4624                 /*
4625                  * Because of rounding, se->util_sum might ends up being +1 more than
4626                  * cfs->util_sum. Although this is not a problem by itself, detaching
4627                  * a lot of tasks with the rounding problem between 2 updates of
4628                  * util_avg (~1ms) can make cfs->util_sum becoming null whereas
4629                  * cfs_util_avg is not.
4630                  * Check that util_sum is still above its lower bound for the new
4631                  * util_avg. Given that period_contrib might have moved since the last
4632                  * sync, we are only sure that util_sum must be above or equal to
4633                  *    util_avg * minimum possible divider
4634                  */
4635                 sa->util_sum = max_t(u32, sa->util_sum, sa->util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4636
4637                 r = removed_runnable;
4638                 sub_positive(&sa->runnable_avg, r);
4639                 sub_positive(&sa->runnable_sum, r * divider);
4640                 /* See sa->util_sum above */
4641                 sa->runnable_sum = max_t(u32, sa->runnable_sum,
4642                                               sa->runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4643
4644                 /*
4645                  * removed_runnable is the unweighted version of removed_load so we
4646                  * can use it to estimate removed_load_sum.
4647                  */
4648                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq,
4649                         -(long)(removed_runnable * divider) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT);
4650
4651                 decayed = 1;
4652         }
4653
4654         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
4655         u64_u32_store_copy(sa->last_update_time,
4656                            cfs_rq->last_update_time_copy,
4657                            sa->last_update_time);
4658         return decayed;
4659 }
4660
4661 /**
4662  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
4663  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
4664  * @se: sched_entity to attach
4665  *
4666  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
4667  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
4668  */
4669 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4670 {
4671         /*
4672          * cfs_rq->avg.period_contrib can be used for both cfs_rq and se.
4673          * See ___update_load_avg() for details.
4674          */
4675         u32 divider = get_pelt_divider(&cfs_rq->avg);
4676
4677         /*
4678          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
4679          * window because without that, really weird and wonderful things can
4680          * happen.
4681          *
4682          * XXX illustrate
4683          */
4684         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
4685         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
4686
4687         /*
4688          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
4689          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
4690          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
4691          * _sum a little.
4692          */
4693         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
4694
4695         se->avg.runnable_sum = se->avg.runnable_avg * divider;
4696
4697         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * divider;
4698         if (se_weight(se) < se->avg.load_sum)
4699                 se->avg.load_sum = div_u64(se->avg.load_sum, se_weight(se));
4700         else
4701                 se->avg.load_sum = 1;
4702
4703         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
4704         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
4705         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
4706         cfs_rq->avg.runnable_avg += se->avg.runnable_avg;
4707         cfs_rq->avg.runnable_sum += se->avg.runnable_sum;
4708
4709         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
4710
4711         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4712
4713         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4714 }
4715
4716 /**
4717  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
4718  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
4719  * @se: sched_entity to detach
4720  *
4721  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
4722  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
4723  */
4724 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4725 {
4726         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
4727         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
4728         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
4729         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4730         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.util_sum,
4731                                           cfs_rq->avg.util_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4732
4733         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_avg, se->avg.runnable_avg);
4734         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_sum, se->avg.runnable_sum);
4735         /* See update_cfs_rq_load_avg() */
4736         cfs_rq->avg.runnable_sum = max_t(u32, cfs_rq->avg.runnable_sum,
4737                                               cfs_rq->avg.runnable_avg * PELT_MIN_DIVIDER);
4738
4739         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
4740
4741         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4742
4743         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
4744 }
4745
4746 /*
4747  * Optional action to be done while updating the load average
4748  */
4749 #define UPDATE_TG       0x1
4750 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
4751 #define DO_ATTACH       0x4
4752 #define DO_DETACH       0x8
4753
4754 /* Update task and its cfs_rq load average */
4755 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4756 {
4757         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
4758         int decayed;
4759
4760         /*
4761          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
4762          * track group sched_entity load average for task_h_load calculation in migration
4763          */
4764         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
4765                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
4766
4767         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
4768         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
4769
4770         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
4771
4772                 /*
4773                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
4774                  * !last_update_time means we've passed through
4775                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
4776                  *
4777                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
4778                  */
4779                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
4780                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
4781
4782         } else if (flags & DO_DETACH) {
4783                 /*
4784                  * DO_DETACH means we're here from dequeue_entity()
4785                  * and we are migrating task out of the CPU.
4786                  */
4787                 detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
4788                 update_tg_load_avg(cfs_rq);
4789         } else if (decayed) {
4790                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4791
4792                 if (flags & UPDATE_TG)
4793                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
4794         }
4795 }
4796
4797 /*
4798  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
4799  * the previous rq.
4800  */
4801 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4802 {
4803         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4804         u64 last_update_time;
4805
4806         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
4807         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
4808 }
4809
4810 /*
4811  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
4812  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
4813  */
4814 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
4815 {
4816         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4817         unsigned long flags;
4818
4819         /*
4820          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
4821          * enqueue_task_fair() which will have added things to the cfs_rq,
4822          * so we can remove unconditionally.
4823          */
4824
4825         sync_entity_load_avg(se);
4826
4827         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
4828         ++cfs_rq->removed.nr;
4829         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
4830         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
4831         cfs_rq->removed.runnable_avg    += se->avg.runnable_avg;
4832         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
4833 }
4834
4835 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4836 {
4837         return cfs_rq->avg.runnable_avg;
4838 }
4839
4840 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
4841 {
4842         return cfs_rq->avg.load_avg;
4843 }
4844
4845 static int sched_balance_newidle(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
4846
4847 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
4848 {
4849         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
4850 }
4851
4852 static inline unsigned long task_runnable(struct task_struct *p)
4853 {
4854         return READ_ONCE(p->se.avg.runnable_avg);
4855 }
4856
4857 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
4858 {
4859         return READ_ONCE(p->se.avg.util_est) & ~UTIL_AVG_UNCHANGED;
4860 }
4861
4862 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
4863 {
4864         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
4865 }
4866
4867 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4868                                     struct task_struct *p)
4869 {
4870         unsigned int enqueued;
4871
4872         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4873                 return;
4874
4875         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4876         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est;
4877         enqueued += _task_util_est(p);
4878         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est, enqueued);
4879
4880         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4881 }
4882
4883 static inline void util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq,
4884                                     struct task_struct *p)
4885 {
4886         unsigned int enqueued;
4887
4888         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4889                 return;
4890
4891         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
4892         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est;
4893         enqueued -= min_t(unsigned int, enqueued, _task_util_est(p));
4894         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est, enqueued);
4895
4896         trace_sched_util_est_cfs_tp(cfs_rq);
4897 }
4898
4899 #define UTIL_EST_MARGIN (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)
4900
4901 static inline void util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq,
4902                                    struct task_struct *p,
4903                                    bool task_sleep)
4904 {
4905         unsigned int ewma, dequeued, last_ewma_diff;
4906
4907         if (!sched_feat(UTIL_EST))
4908                 return;
4909
4910         /*
4911          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
4912          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
4913          */
4914         if (!task_sleep)
4915                 return;
4916
4917         /* Get current estimate of utilization */
4918         ewma = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
4919
4920         /*
4921          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
4922          * skip the util_est update.
4923          */
4924         if (ewma & UTIL_AVG_UNCHANGED)
4925                 return;
4926
4927         /* Get utilization at dequeue */
4928         dequeued = task_util(p);
4929
4930         /*
4931          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
4932          * to smooth utilization decreases.
4933          */
4934         if (ewma <= dequeued) {
4935                 ewma = dequeued;
4936                 goto done;
4937         }
4938
4939         /*
4940          * Skip update of task's estimated utilization when its members are
4941          * already ~1% close to its last activation value.
4942          */
4943         last_ewma_diff = ewma - dequeued;
4944         if (last_ewma_diff < UTIL_EST_MARGIN)
4945                 goto done;
4946
4947         /*
4948          * To avoid underestimate of task utilization, skip updates of EWMA if
4949          * we cannot grant that thread got all CPU time it wanted.
4950          */
4951         if ((dequeued + UTIL_EST_MARGIN) < task_runnable(p))
4952                 goto done;
4953
4954
4955         /*
4956          * Update Task's estimated utilization
4957          *
4958          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4959          * of the task size. This is done by using this value to update the
4960          * Exponential Weighted Moving Average (EWMA):
4961          *
4962          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4963          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4964          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4965          *          = w * (      -last_ewma_diff           ) +     ewma(t-1)
4966          *          = w * (-last_ewma_diff +  ewma(t-1) / w)
4967          *
4968          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4969          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4970          */
4971         ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4972         ewma  -= last_ewma_diff;
4973         ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4974 done:
4975         ewma |= UTIL_AVG_UNCHANGED;
4976         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ewma);
4977
4978         trace_sched_util_est_se_tp(&p->se);
4979 }
4980
4981 static inline unsigned long get_actual_cpu_capacity(int cpu)
4982 {
4983         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
4984
4985         capacity -= max(hw_load_avg(cpu_rq(cpu)), cpufreq_get_pressure(cpu));
4986
4987         return capacity;
4988 }
4989
4990 static inline int util_fits_cpu(unsigned long util,
4991                                 unsigned long uclamp_min,
4992                                 unsigned long uclamp_max,
4993                                 int cpu)
4994 {
4995         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
4996         unsigned long capacity_orig;
4997         bool fits, uclamp_max_fits;
4998
4999         /*
5000          * Check if the real util fits without any uclamp boost/cap applied.
5001          */
5002         fits = fits_capacity(util, capacity);
5003
5004         if (!uclamp_is_used())
5005                 return fits;
5006
5007         /*
5008          * We must use arch_scale_cpu_capacity() for comparing against uclamp_min and
5009          * uclamp_max. We only care about capacity pressure (by using
5010          * capacity_of()) for comparing against the real util.
5011          *
5012          * If a task is boosted to 1024 for example, we don't want a tiny
5013          * pressure to skew the check whether it fits a CPU or not.
5014          *
5015          * Similarly if a task is capped to arch_scale_cpu_capacity(little_cpu), it
5016          * should fit a little cpu even if there's some pressure.
5017          *
5018          * Only exception is for HW or cpufreq pressure since it has a direct impact
5019          * on available OPP of the system.
5020          *
5021          * We honour it for uclamp_min only as a drop in performance level
5022          * could result in not getting the requested minimum performance level.
5023          *
5024          * For uclamp_max, we can tolerate a drop in performance level as the
5025          * goal is to cap the task. So it's okay if it's getting less.
5026          */
5027         capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
5028
5029         /*
5030          * We want to force a task to fit a cpu as implied by uclamp_max.
5031          * But we do have some corner cases to cater for..
5032          *
5033          *
5034          *                                 C=z
5035          *   |                             ___
5036          *   |                  C=y       |   |
5037          *   |_ _ _ _ _ _ _ _ _ ___ _ _ _ | _ | _ _ _ _ _  uclamp_max
5038          *   |      C=x        |   |      |   |
5039          *   |      ___        |   |      |   |
5040          *   |     |   |       |   |      |   |    (util somewhere in this region)
5041          *   |     |   |       |   |      |   |
5042          *   |     |   |       |   |      |   |
5043          *   +----------------------------------------
5044          *         CPU0        CPU1       CPU2
5045          *
5046          *   In the above example if a task is capped to a specific performance
5047          *   point, y, then when:
5048          *
5049          *   * util = 80% of x then it does not fit on CPU0 and should migrate
5050          *     to CPU1
5051          *   * util = 80% of y then it is forced to fit on CPU1 to honour
5052          *     uclamp_max request.
5053          *
5054          *   which is what we're enforcing here. A task always fits if
5055          *   uclamp_max <= capacity_orig. But when uclamp_max > capacity_orig,
5056          *   the normal upmigration rules should withhold still.
5057          *
5058          *   Only exception is when we are on max capacity, then we need to be
5059          *   careful not to block overutilized state. This is so because:
5060          *
5061          *     1. There's no concept of capping at max_capacity! We can't go
5062          *        beyond this performance level anyway.
5063          *     2. The system is being saturated when we're operating near
5064          *        max capacity, it doesn't make sense to block overutilized.
5065          */
5066         uclamp_max_fits = (capacity_orig == SCHED_CAPACITY_SCALE) && (uclamp_max == SCHED_CAPACITY_SCALE);
5067         uclamp_max_fits = !uclamp_max_fits && (uclamp_max <= capacity_orig);
5068         fits = fits || uclamp_max_fits;
5069
5070         /*
5071          *
5072          *                                 C=z
5073          *   |                             ___       (region a, capped, util >= uclamp_max)
5074          *   |                  C=y       |   |
5075          *   |_ _ _ _ _ _ _ _ _ ___ _ _ _ | _ | _ _ _ _ _ uclamp_max
5076          *   |      C=x        |   |      |   |
5077          *   |      ___        |   |      |   |      (region b, uclamp_min <= util <= uclamp_max)
5078          *   |_ _ _|_ _|_ _ _ _| _ | _ _ _| _ | _ _ _ _ _ uclamp_min
5079          *   |     |   |       |   |      |   |
5080          *   |     |   |       |   |      |   |      (region c, boosted, util < uclamp_min)
5081          *   +----------------------------------------
5082          *         CPU0        CPU1       CPU2
5083          *
5084          * a) If util > uclamp_max, then we're capped, we don't care about
5085          *    actual fitness value here. We only care if uclamp_max fits
5086          *    capacity without taking margin/pressure into account.
5087          *    See comment above.
5088          *
5089          * b) If uclamp_min <= util <= uclamp_max, then the normal
5090          *    fits_capacity() rules apply. Except we need to ensure that we
5091          *    enforce we remain within uclamp_max, see comment above.
5092          *
5093          * c) If util < uclamp_min, then we are boosted. Same as (b) but we
5094          *    need to take into account the boosted value fits the CPU without
5095          *    taking margin/pressure into account.
5096          *
5097          * Cases (a) and (b) are handled in the 'fits' variable already. We
5098          * just need to consider an extra check for case (c) after ensuring we
5099          * handle the case uclamp_min > uclamp_max.
5100          */
5101         uclamp_min = min(uclamp_min, uclamp_max);
5102         if (fits && (util < uclamp_min) &&
5103             (uclamp_min > get_actual_cpu_capacity(cpu)))
5104                 return -1;
5105
5106         return fits;
5107 }
5108
5109 static inline int task_fits_cpu(struct task_struct *p, int cpu)
5110 {
5111         unsigned long uclamp_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
5112         unsigned long uclamp_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
5113         unsigned long util = task_util_est(p);
5114         /*
5115          * Return true only if the cpu fully fits the task requirements, which
5116          * include the utilization but also the performance hints.
5117          */
5118         return (util_fits_cpu(util, uclamp_min, uclamp_max, cpu) > 0);
5119 }
5120
5121 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
5122 {
5123         int cpu = cpu_of(rq);
5124
5125         if (!sched_asym_cpucap_active())
5126                 return;
5127
5128         /*
5129          * Affinity allows us to go somewhere higher?  Or are we on biggest
5130          * available CPU already? Or do we fit into this CPU ?
5131          */
5132         if (!p || (p->nr_cpus_allowed == 1) ||
5133             (arch_scale_cpu_capacity(cpu) == p->max_allowed_capacity) ||
5134             task_fits_cpu(p, cpu)) {
5135
5136                 rq->misfit_task_load = 0;
5137                 return;
5138         }
5139
5140         /*
5141          * Make sure that misfit_task_load will not be null even if
5142          * task_h_load() returns 0.
5143          */
5144         rq->misfit_task_load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
5145 }
5146
5147 #else /* CONFIG_SMP */
5148
5149 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
5150 {
5151         return !cfs_rq->nr_queued;
5152 }
5153
5154 #define UPDATE_TG       0x0
5155 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
5156 #define DO_ATTACH       0x0
5157 #define DO_DETACH       0x0
5158
5159 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
5160 {
5161         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
5162 }
5163
5164 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
5165
5166 static inline void
5167 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
5168 static inline void
5169 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
5170
5171 static inline int sched_balance_newidle(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
5172 {
5173         return 0;
5174 }
5175
5176 static inline void
5177 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
5178
5179 static inline void
5180 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
5181
5182 static inline void
5183 util_est_update(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
5184                 bool task_sleep) {}
5185 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
5186
5187 #endif /* CONFIG_SMP */
5188
5189 void __setparam_fair(struct task_struct *p, const struct sched_attr *attr)
5190 {
5191         struct sched_entity *se = &p->se;
5192
5193         p->static_prio = NICE_TO_PRIO(attr->sched_nice);
5194         if (attr->sched_runtime) {
5195                 se->custom_slice = 1;
5196                 se->slice = clamp_t(u64, attr->sched_runtime,
5197                                       NSEC_PER_MSEC/10,   /* HZ=1000 * 10 */
5198                                       NSEC_PER_MSEC*100); /* HZ=100  / 10 */
5199         } else {
5200                 se->custom_slice = 0;
5201                 se->slice = sysctl_sched_base_slice;
5202         }
5203 }
5204
5205 static void
5206 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
5207 {
5208         u64 vslice, vruntime = avg_vruntime(cfs_rq);
5209         s64 lag = 0;
5210
5211         if (!se->custom_slice)
5212                 se->slice = sysctl_sched_base_slice;
5213         vslice = calc_delta_fair(se->slice, se);
5214
5215         /*
5216          * Due to how V is constructed as the weighted average of entities,
5217          * adding tasks with positive lag, or removing tasks with negative lag
5218          * will move 'time' backwards, this can screw around with the lag of
5219          * other tasks.
5220          *
5221          * EEVDF: placement strategy #1 / #2
5222          */
5223         if (sched_feat(PLACE_LAG) && cfs_rq->nr_queued && se->vlag) {
5224                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5225                 unsigned long load;
5226
5227                 lag = se->vlag;
5228
5229                 /*
5230                  * If we want to place a task and preserve lag, we have to
5231                  * consider the effect of the new entity on the weighted
5232                  * average and compensate for this, otherwise lag can quickly
5233                  * evaporate.
5234                  *
5235                  * Lag is defined as:
5236                  *
5237                  *   lag_i = S - s_i = w_i * (V - v_i)
5238                  *
5239                  * To avoid the 'w_i' term all over the place, we only track
5240                  * the virtual lag:
5241                  *
5242                  *   vl_i = V - v_i <=> v_i = V - vl_i
5243                  *
5244                  * And we take V to be the weighted average of all v:
5245                  *
5246                  *   V = (\Sum w_j*v_j) / W
5247                  *
5248                  * Where W is: \Sum w_j
5249                  *
5250                  * Then, the weighted average after adding an entity with lag
5251                  * vl_i is given by:
5252                  *
5253                  *   V' = (\Sum w_j*v_j + w_i*v_i) / (W + w_i)
5254                  *      = (W*V + w_i*(V - vl_i)) / (W + w_i)
5255                  *      = (W*V + w_i*V - w_i*vl_i) / (W + w_i)
5256                  *      = (V*(W + w_i) - w_i*l) / (W + w_i)
5257                  *      = V - w_i*vl_i / (W + w_i)
5258                  *
5259                  * And the actual lag after adding an entity with vl_i is:
5260                  *
5261                  *   vl'_i = V' - v_i
5262                  *         = V - w_i*vl_i / (W + w_i) - (V - vl_i)
5263                  *         = vl_i - w_i*vl_i / (W + w_i)
5264                  *
5265                  * Which is strictly less than vl_i. So in order to preserve lag
5266                  * we should inflate the lag before placement such that the
5267                  * effective lag after placement comes out right.
5268                  *
5269                  * As such, invert the above relation for vl'_i to get the vl_i
5270                  * we need to use such that the lag after placement is the lag
5271                  * we computed before dequeue.
5272                  *
5273                  *   vl'_i = vl_i - w_i*vl_i / (W + w_i)
5274                  *         = ((W + w_i)*vl_i - w_i*vl_i) / (W + w_i)
5275                  *
5276                  *   (W + w_i)*vl'_i = (W + w_i)*vl_i - w_i*vl_i
5277                  *                   = W*vl_i
5278                  *
5279                  *   vl_i = (W + w_i)*vl'_i / W
5280                  */
5281                 load = cfs_rq->avg_load;
5282                 if (curr && curr->on_rq)
5283                         load += scale_load_down(curr->load.weight);
5284
5285                 lag *= load + scale_load_down(se->load.weight);
5286                 if (WARN_ON_ONCE(!load))
5287                         load = 1;
5288                 lag = div_s64(lag, load);
5289         }
5290
5291         se->vruntime = vruntime - lag;
5292
5293         if (se->rel_deadline) {
5294                 se->deadline += se->vruntime;
5295                 se->rel_deadline = 0;
5296                 return;
5297         }
5298
5299         /*
5300          * When joining the competition; the existing tasks will be,
5301          * on average, halfway through their slice, as such start tasks
5302          * off with half a slice to ease into the competition.
5303          */
5304         if (sched_feat(PLACE_DEADLINE_INITIAL) && (flags & ENQUEUE_INITIAL))
5305                 vslice /= 2;
5306
5307         /*
5308          * EEVDF: vd_i = ve_i + r_i/w_i
5309          */
5310         se->deadline = se->vruntime + vslice;
5311 }
5312
5313 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
5314 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq);
5315
5316 static void
5317 requeue_delayed_entity(struct sched_entity *se);
5318
5319 static void
5320 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
5321 {
5322         bool curr = cfs_rq->curr == se;
5323
5324         /*
5325          * If we're the current task, we must renormalise before calling
5326          * update_curr().
5327          */
5328         if (curr)
5329                 place_entity(cfs_rq, se, flags);
5330
5331         update_curr(cfs_rq);
5332
5333         /*
5334          * When enqueuing a sched_entity, we must:
5335          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
5336          *   - For group_entity, update its runnable_weight to reflect the new
5337          *     h_nr_runnable of its group cfs_rq.
5338          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
5339          *     its group cfs_rq
5340          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
5341          */
5342         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
5343         se_update_runnable(se);
5344         /*
5345          * XXX update_load_avg() above will have attached us to the pelt sum;
5346          * but update_cfs_group() here will re-adjust the weight and have to
5347          * undo/redo all that. Seems wasteful.
5348          */
5349         update_cfs_group(se);
5350
5351         /*
5352          * XXX now that the entity has been re-weighted, and it's lag adjusted,
5353          * we can place the entity.
5354          */
5355         if (!curr)
5356                 place_entity(cfs_rq, se, flags);
5357
5358         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
5359
5360         /* Entity has migrated, no longer consider this task hot */
5361         if (flags & ENQUEUE_MIGRATED)
5362                 se->exec_start = 0;
5363
5364         check_schedstat_required();
5365         update_stats_enqueue_fair(cfs_rq, se, flags);
5366         if (!curr)
5367                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
5368         se->on_rq = 1;
5369
5370         if (cfs_rq->nr_queued == 1) {
5371                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
5372                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq)) {
5373                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5374                 } else {
5375 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
5376                         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5377
5378                         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq) && !cfs_rq->throttled_clock)
5379                                 cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
5380                         if (!cfs_rq->throttled_clock_self)
5381                                 cfs_rq->throttled_clock_self = rq_clock(rq);
5382 #endif
5383                 }
5384         }
5385 }
5386
5387 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
5388 {
5389         for_each_sched_entity(se) {
5390                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5391                 if (cfs_rq->next != se)
5392                         break;
5393
5394                 cfs_rq->next = NULL;
5395         }
5396 }
5397
5398 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
5399 {
5400         if (cfs_rq->next == se)
5401                 __clear_buddies_next(se);
5402 }
5403
5404 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
5405
5406 static void set_delayed(struct sched_entity *se)
5407 {
5408         se->sched_delayed = 1;
5409
5410         /*
5411          * Delayed se of cfs_rq have no tasks queued on them.
5412          * Do not adjust h_nr_runnable since dequeue_entities()
5413          * will account it for blocked tasks.
5414          */
5415         if (!entity_is_task(se))
5416                 return;
5417
5418         for_each_sched_entity(se) {
5419                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5420
5421                 cfs_rq->h_nr_runnable--;
5422                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5423                         break;
5424         }
5425 }
5426
5427 static void clear_delayed(struct sched_entity *se)
5428 {
5429         se->sched_delayed = 0;
5430
5431         /*
5432          * Delayed se of cfs_rq have no tasks queued on them.
5433          * Do not adjust h_nr_runnable since a dequeue has
5434          * already accounted for it or an enqueue of a task
5435          * below it will account for it in enqueue_task_fair().
5436          */
5437         if (!entity_is_task(se))
5438                 return;
5439
5440         for_each_sched_entity(se) {
5441                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5442
5443                 cfs_rq->h_nr_runnable++;
5444                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5445                         break;
5446         }
5447 }
5448
5449 static inline void finish_delayed_dequeue_entity(struct sched_entity *se)
5450 {
5451         clear_delayed(se);
5452         if (sched_feat(DELAY_ZERO) && se->vlag > 0)
5453                 se->vlag = 0;
5454 }
5455
5456 static bool
5457 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
5458 {
5459         bool sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5460         int action = UPDATE_TG;
5461
5462         update_curr(cfs_rq);
5463         clear_buddies(cfs_rq, se);
5464
5465         if (flags & DEQUEUE_DELAYED) {
5466                 WARN_ON_ONCE(!se->sched_delayed);
5467         } else {
5468                 bool delay = sleep;
5469                 /*
5470                  * DELAY_DEQUEUE relies on spurious wakeups, special task
5471                  * states must not suffer spurious wakeups, excempt them.
5472                  */
5473                 if (flags & DEQUEUE_SPECIAL)
5474                         delay = false;
5475
5476                 WARN_ON_ONCE(delay && se->sched_delayed);
5477
5478                 if (sched_feat(DELAY_DEQUEUE) && delay &&
5479                     !entity_eligible(cfs_rq, se)) {
5480                         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
5481                         set_delayed(se);
5482                         return false;
5483                 }
5484         }
5485
5486         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)))
5487                 action |= DO_DETACH;
5488
5489         /*
5490          * When dequeuing a sched_entity, we must:
5491          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
5492          *   - For group_entity, update its runnable_weight to reflect the new
5493          *     h_nr_runnable of its group cfs_rq.
5494          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
5495          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
5496          *     of its group cfs_rq.
5497          */
5498         update_load_avg(cfs_rq, se, action);
5499         se_update_runnable(se);
5500
5501         update_stats_dequeue_fair(cfs_rq, se, flags);
5502
5503         update_entity_lag(cfs_rq, se);
5504         if (sched_feat(PLACE_REL_DEADLINE) && !sleep) {
5505                 se->deadline -= se->vruntime;
5506                 se->rel_deadline = 1;
5507         }
5508
5509         if (se != cfs_rq->curr)
5510                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
5511         se->on_rq = 0;
5512         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
5513
5514         /* return excess runtime on last dequeue */
5515         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5516
5517         update_cfs_group(se);
5518
5519         /*
5520          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
5521          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
5522          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
5523          * further than we started -- i.e. we'll be penalized.
5524          */
5525         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
5526                 update_min_vruntime(cfs_rq);
5527
5528         if (flags & DEQUEUE_DELAYED)
5529                 finish_delayed_dequeue_entity(se);
5530
5531         if (cfs_rq->nr_queued == 0)
5532                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
5533
5534         return true;
5535 }
5536
5537 static void
5538 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
5539 {
5540         clear_buddies(cfs_rq, se);
5541
5542         /* 'current' is not kept within the tree. */
5543         if (se->on_rq) {
5544                 /*
5545                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
5546                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
5547                  * runqueue.
5548                  */
5549                 update_stats_wait_end_fair(cfs_rq, se);
5550                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
5551                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5552
5553                 set_protect_slice(se);
5554         }
5555
5556         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
5557         WARN_ON_ONCE(cfs_rq->curr);
5558         cfs_rq->curr = se;
5559
5560         /*
5561          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
5562          * least twice that of our own weight (i.e. don't track it
5563          * when there are only lesser-weight tasks around):
5564          */
5565         if (schedstat_enabled() &&
5566             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
5567                 struct sched_statistics *stats;
5568
5569                 stats = __schedstats_from_se(se);
5570                 __schedstat_set(stats->slice_max,
5571                                 max((u64)stats->slice_max,
5572                                     se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
5573         }
5574
5575         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
5576 }
5577
5578 static int dequeue_entities(struct rq *rq, struct sched_entity *se, int flags);
5579
5580 /*
5581  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
5582  * 1) keep things fair between processes/task groups
5583  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
5584  * 3) pick the "last" process, for cache locality
5585  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
5586  */
5587 static struct sched_entity *
5588 pick_next_entity(struct rq *rq, struct cfs_rq *cfs_rq)
5589 {
5590         struct sched_entity *se;
5591
5592         /*
5593          * Picking the ->next buddy will affect latency but not fairness.
5594          */
5595         if (sched_feat(PICK_BUDDY) &&
5596             cfs_rq->next && entity_eligible(cfs_rq, cfs_rq->next)) {
5597                 /* ->next will never be delayed */
5598                 WARN_ON_ONCE(cfs_rq->next->sched_delayed);
5599                 return cfs_rq->next;
5600         }
5601
5602         se = pick_eevdf(cfs_rq);
5603         if (se->sched_delayed) {
5604                 dequeue_entities(rq, se, DEQUEUE_SLEEP | DEQUEUE_DELAYED);
5605                 /*
5606                  * Must not reference @se again, see __block_task().
5607                  */
5608                 return NULL;
5609         }
5610         return se;
5611 }
5612
5613 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
5614
5615 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
5616 {
5617         /*
5618          * If still on the runqueue then deactivate_task()
5619          * was not called and update_curr() has to be done:
5620          */
5621         if (prev->on_rq)
5622                 update_curr(cfs_rq);
5623
5624         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
5625         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5626
5627         if (prev->on_rq) {
5628                 update_stats_wait_start_fair(cfs_rq, prev);
5629                 /* Put 'current' back into the tree. */
5630                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
5631                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
5632                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
5633         }
5634         WARN_ON_ONCE(cfs_rq->curr != prev);
5635         cfs_rq->curr = NULL;
5636 }
5637
5638 static void
5639 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
5640 {
5641         /*
5642          * Update run-time statistics of the 'current'.
5643          */
5644         update_curr(cfs_rq);
5645
5646         /*
5647          * Ensure that runnable average is periodically updated.
5648          */
5649         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
5650         update_cfs_group(curr);
5651
5652 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5653         /*
5654          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
5655          * validating it and just reschedule.
5656          */
5657         if (queued) {
5658                 resched_curr_lazy(rq_of(cfs_rq));
5659                 return;
5660         }
5661 #endif
5662 }
5663
5664
5665 /**************************************************
5666  * CFS bandwidth control machinery
5667  */
5668
5669 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
5670
5671 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
5672 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
5673
5674 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5675 {
5676         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
5677 }
5678
5679 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
5680 {
5681         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
5682 }
5683
5684 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
5685 {
5686         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
5687 }
5688 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
5689 static bool cfs_bandwidth_used(void)
5690 {
5691         return true;
5692 }
5693
5694 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
5695 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
5696 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
5697
5698 /*
5699  * default period for cfs group bandwidth.
5700  * default: 0.1s, units: nanoseconds
5701  */
5702 static inline u64 default_cfs_period(void)
5703 {
5704         return 100000000ULL;
5705 }
5706
5707 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
5708 {
5709         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
5710 }
5711
5712 /*
5713  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
5714  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
5715  * around rq->lock.
5716  *
5717  * requires cfs_b->lock
5718  */
5719 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5720 {
5721         s64 runtime;
5722
5723         if (unlikely(cfs_b->quota == RUNTIME_INF))
5724                 return;
5725
5726         cfs_b->runtime += cfs_b->quota;
5727         runtime = cfs_b->runtime_snap - cfs_b->runtime;
5728         if (runtime > 0) {
5729                 cfs_b->burst_time += runtime;
5730                 cfs_b->nr_burst++;
5731         }
5732
5733         cfs_b->runtime = min(cfs_b->runtime, cfs_b->quota + cfs_b->burst);
5734         cfs_b->runtime_snap = cfs_b->runtime;
5735 }
5736
5737 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5738 {
5739         return &tg->cfs_bandwidth;
5740 }
5741
5742 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
5743 static int __assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
5744                                    struct cfs_rq *cfs_rq, u64 target_runtime)
5745 {
5746         u64 min_amount, amount = 0;
5747
5748         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5749
5750         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
5751         min_amount = target_runtime - cfs_rq->runtime_remaining;
5752
5753         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
5754                 amount = min_amount;
5755         else {
5756                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
5757
5758                 if (cfs_b->runtime > 0) {
5759                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
5760                         cfs_b->runtime -= amount;
5761                         cfs_b->idle = 0;
5762                 }
5763         }
5764
5765         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
5766
5767         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
5768 }
5769
5770 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
5771 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5772 {
5773         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5774         int ret;
5775
5776         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5777         ret = __assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, sched_cfs_bandwidth_slice());
5778         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5779
5780         return ret;
5781 }
5782
5783 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
5784 {
5785         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
5786         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
5787
5788         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5789                 return;
5790
5791         if (cfs_rq->throttled)
5792                 return;
5793         /*
5794          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
5795          * hierarchy can be throttled
5796          */
5797         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
5798                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
5799 }
5800
5801 static __always_inline
5802 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
5803 {
5804         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
5805                 return;
5806
5807         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
5808 }
5809
5810 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5811 {
5812         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
5813 }
5814
5815 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
5816 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5817 {
5818         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
5819 }
5820
5821 /*
5822  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
5823  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
5824  * load-balance operations.
5825  */
5826 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5827                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5828 {
5829         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
5830
5831         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
5832         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
5833
5834         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
5835                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
5836 }
5837
5838 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
5839 {
5840         struct rq *rq = data;
5841         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5842
5843         cfs_rq->throttle_count--;
5844         if (!cfs_rq->throttle_count) {
5845                 cfs_rq->throttled_clock_pelt_time += rq_clock_pelt(rq) -
5846                                              cfs_rq->throttled_clock_pelt;
5847
5848                 /* Add cfs_rq with load or one or more already running entities to the list */
5849                 if (!cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
5850                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5851
5852                 if (cfs_rq->throttled_clock_self) {
5853                         u64 delta = rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock_self;
5854
5855                         cfs_rq->throttled_clock_self = 0;
5856
5857                         if (WARN_ON_ONCE((s64)delta < 0))
5858                                 delta = 0;
5859
5860                         cfs_rq->throttled_clock_self_time += delta;
5861                 }
5862         }
5863
5864         return 0;
5865 }
5866
5867 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
5868 {
5869         struct rq *rq = data;
5870         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5871
5872         /* group is entering throttled state, stop time */
5873         if (!cfs_rq->throttle_count) {
5874                 cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(rq);
5875                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5876
5877                 WARN_ON_ONCE(cfs_rq->throttled_clock_self);
5878                 if (cfs_rq->nr_queued)
5879                         cfs_rq->throttled_clock_self = rq_clock(rq);
5880         }
5881         cfs_rq->throttle_count++;
5882
5883         return 0;
5884 }
5885
5886 static bool throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5887 {
5888         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5889         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5890         struct sched_entity *se;
5891         long queued_delta, runnable_delta, idle_delta, dequeue = 1;
5892         long rq_h_nr_queued = rq->cfs.h_nr_queued;
5893
5894         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5895         /* This will start the period timer if necessary */
5896         if (__assign_cfs_rq_runtime(cfs_b, cfs_rq, 1)) {
5897                 /*
5898                  * We have raced with bandwidth becoming available, and if we
5899                  * actually throttled the timer might not unthrottle us for an
5900                  * entire period. We additionally needed to make sure that any
5901                  * subsequent check_cfs_rq_runtime calls agree not to throttle
5902                  * us, as we may commit to do cfs put_prev+pick_next, so we ask
5903                  * for 1ns of runtime rather than just check cfs_b.
5904                  */
5905                 dequeue = 0;
5906         } else {
5907                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list,
5908                                   &cfs_b->throttled_cfs_rq);
5909         }
5910         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5911
5912         if (!dequeue)
5913                 return false;  /* Throttle no longer required. */
5914
5915         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
5916
5917         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
5918         rcu_read_lock();
5919         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
5920         rcu_read_unlock();
5921
5922         queued_delta = cfs_rq->h_nr_queued;
5923         runnable_delta = cfs_rq->h_nr_runnable;
5924         idle_delta = cfs_rq->h_nr_idle;
5925         for_each_sched_entity(se) {
5926                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5927                 int flags;
5928
5929                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5930                 if (!se->on_rq)
5931                         goto done;
5932
5933                 /*
5934                  * Abuse SPECIAL to avoid delayed dequeue in this instance.
5935                  * This avoids teaching dequeue_entities() about throttled
5936                  * entities and keeps things relatively simple.
5937                  */
5938                 flags = DEQUEUE_SLEEP | DEQUEUE_SPECIAL;
5939                 if (se->sched_delayed)
5940                         flags |= DEQUEUE_DELAYED;
5941                 dequeue_entity(qcfs_rq, se, flags);
5942
5943                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5944                         idle_delta = cfs_rq->h_nr_queued;
5945
5946                 qcfs_rq->h_nr_queued -= queued_delta;
5947                 qcfs_rq->h_nr_runnable -= runnable_delta;
5948                 qcfs_rq->h_nr_idle -= idle_delta;
5949
5950                 if (qcfs_rq->load.weight) {
5951                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5952                         se = parent_entity(se);
5953                         break;
5954                 }
5955         }
5956
5957         for_each_sched_entity(se) {
5958                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
5959                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
5960                 if (!se->on_rq)
5961                         goto done;
5962
5963                 update_load_avg(qcfs_rq, se, 0);
5964                 se_update_runnable(se);
5965
5966                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
5967                         idle_delta = cfs_rq->h_nr_queued;
5968
5969                 qcfs_rq->h_nr_queued -= queued_delta;
5970                 qcfs_rq->h_nr_runnable -= runnable_delta;
5971                 qcfs_rq->h_nr_idle -= idle_delta;
5972         }
5973
5974         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
5975         sub_nr_running(rq, queued_delta);
5976
5977         /* Stop the fair server if throttling resulted in no runnable tasks */
5978         if (rq_h_nr_queued && !rq->cfs.h_nr_queued)
5979                 dl_server_stop(&rq->fair_server);
5980 done:
5981         /*
5982          * Note: distribution will already see us throttled via the
5983          * throttled-list.  rq->lock protects completion.
5984          */
5985         cfs_rq->throttled = 1;
5986         WARN_ON_ONCE(cfs_rq->throttled_clock);
5987         if (cfs_rq->nr_queued)
5988                 cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
5989         return true;
5990 }
5991
5992 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
5993 {
5994         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5995         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5996         struct sched_entity *se;
5997         long queued_delta, runnable_delta, idle_delta;
5998         long rq_h_nr_queued = rq->cfs.h_nr_queued;
5999
6000         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6001
6002         cfs_rq->throttled = 0;
6003
6004         update_rq_clock(rq);
6005
6006         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
6007         if (cfs_rq->throttled_clock) {
6008                 cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
6009                 cfs_rq->throttled_clock = 0;
6010         }
6011         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
6012         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
6013
6014         /* update hierarchical throttle state */
6015         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
6016
6017         if (!cfs_rq->load.weight) {
6018                 if (!cfs_rq->on_list)
6019                         return;
6020                 /*
6021                  * Nothing to run but something to decay (on_list)?
6022                  * Complete the branch.
6023                  */
6024                 for_each_sched_entity(se) {
6025                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se)))
6026                                 break;
6027                 }
6028                 goto unthrottle_throttle;
6029         }
6030
6031         queued_delta = cfs_rq->h_nr_queued;
6032         runnable_delta = cfs_rq->h_nr_runnable;
6033         idle_delta = cfs_rq->h_nr_idle;
6034         for_each_sched_entity(se) {
6035                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
6036
6037                 /* Handle any unfinished DELAY_DEQUEUE business first. */
6038                 if (se->sched_delayed) {
6039                         int flags = DEQUEUE_SLEEP | DEQUEUE_DELAYED;
6040
6041                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, flags);
6042                 } else if (se->on_rq)
6043                         break;
6044                 enqueue_entity(qcfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
6045
6046                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
6047                         idle_delta = cfs_rq->h_nr_queued;
6048
6049                 qcfs_rq->h_nr_queued += queued_delta;
6050                 qcfs_rq->h_nr_runnable += runnable_delta;
6051                 qcfs_rq->h_nr_idle += idle_delta;
6052
6053                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6054                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
6055                         goto unthrottle_throttle;
6056         }
6057
6058         for_each_sched_entity(se) {
6059                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
6060
6061                 update_load_avg(qcfs_rq, se, UPDATE_TG);
6062                 se_update_runnable(se);
6063
6064                 if (cfs_rq_is_idle(group_cfs_rq(se)))
6065                         idle_delta = cfs_rq->h_nr_queued;
6066
6067                 qcfs_rq->h_nr_queued += queued_delta;
6068                 qcfs_rq->h_nr_runnable += runnable_delta;
6069                 qcfs_rq->h_nr_idle += idle_delta;
6070
6071                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6072                 if (cfs_rq_throttled(qcfs_rq))
6073                         goto unthrottle_throttle;
6074         }
6075
6076         /* Start the fair server if un-throttling resulted in new runnable tasks */
6077         if (!rq_h_nr_queued && rq->cfs.h_nr_queued)
6078                 dl_server_start(&rq->fair_server);
6079
6080         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
6081         add_nr_running(rq, queued_delta);
6082
6083 unthrottle_throttle:
6084         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
6085
6086         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
6087         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_queued)
6088                 resched_curr(rq);
6089 }
6090
6091 #ifdef CONFIG_SMP
6092 static void __cfsb_csd_unthrottle(void *arg)
6093 {
6094         struct cfs_rq *cursor, *tmp;
6095         struct rq *rq = arg;
6096         struct rq_flags rf;
6097
6098         rq_lock(rq, &rf);
6099
6100         /*
6101          * Iterating over the list can trigger several call to
6102          * update_rq_clock() in unthrottle_cfs_rq().
6103          * Do it once and skip the potential next ones.
6104          */
6105         update_rq_clock(rq);
6106         rq_clock_start_loop_update(rq);
6107
6108         /*
6109          * Since we hold rq lock we're safe from concurrent manipulation of
6110          * the CSD list. However, this RCU critical section annotates the
6111          * fact that we pair with sched_free_group_rcu(), so that we cannot
6112          * race with group being freed in the window between removing it
6113          * from the list and advancing to the next entry in the list.
6114          */
6115         rcu_read_lock();
6116
6117         list_for_each_entry_safe(cursor, tmp, &rq->cfsb_csd_list,
6118                                  throttled_csd_list) {
6119                 list_del_init(&cursor->throttled_csd_list);
6120
6121                 if (cfs_rq_throttled(cursor))
6122                         unthrottle_cfs_rq(cursor);
6123         }
6124
6125         rcu_read_unlock();
6126
6127         rq_clock_stop_loop_update(rq);
6128         rq_unlock(rq, &rf);
6129 }
6130
6131 static inline void __unthrottle_cfs_rq_async(struct cfs_rq *cfs_rq)
6132 {
6133         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6134         bool first;
6135
6136         if (rq == this_rq()) {
6137                 unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
6138                 return;
6139         }
6140
6141         /* Already enqueued */
6142         if (WARN_ON_ONCE(!list_empty(&cfs_rq->throttled_csd_list)))
6143                 return;
6144
6145         first = list_empty(&rq->cfsb_csd_list);
6146         list_add_tail(&cfs_rq->throttled_csd_list, &rq->cfsb_csd_list);
6147         if (first)
6148                 smp_call_function_single_async(cpu_of(rq), &rq->cfsb_csd);
6149 }
6150 #else
6151 static inline void __unthrottle_cfs_rq_async(struct cfs_rq *cfs_rq)
6152 {
6153         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
6154 }
6155 #endif
6156
6157 static void unthrottle_cfs_rq_async(struct cfs_rq *cfs_rq)
6158 {
6159         lockdep_assert_rq_held(rq_of(cfs_rq));
6160
6161         if (WARN_ON_ONCE(!cfs_rq_throttled(cfs_rq) ||
6162             cfs_rq->runtime_remaining <= 0))
6163                 return;
6164
6165         __unthrottle_cfs_rq_async(cfs_rq);
6166 }
6167
6168 static bool distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6169 {
6170         int this_cpu = smp_processor_id();
6171         u64 runtime, remaining = 1;
6172         bool throttled = false;
6173         struct cfs_rq *cfs_rq, *tmp;
6174         struct rq_flags rf;
6175         struct rq *rq;
6176         LIST_HEAD(local_unthrottle);
6177
6178         rcu_read_lock();
6179         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
6180                                 throttled_list) {
6181                 rq = rq_of(cfs_rq);
6182
6183                 if (!remaining) {
6184                         throttled = true;
6185                         break;
6186                 }
6187
6188                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
6189                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6190                         goto next;
6191
6192                 /* Already queued for async unthrottle */
6193                 if (!list_empty(&cfs_rq->throttled_csd_list))
6194                         goto next;
6195
6196                 /* By the above checks, this should never be true */
6197                 WARN_ON_ONCE(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
6198
6199                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
6200                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
6201                 if (runtime > cfs_b->runtime)
6202                         runtime = cfs_b->runtime;
6203                 cfs_b->runtime -= runtime;
6204                 remaining = cfs_b->runtime;
6205                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
6206
6207                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
6208
6209                 /* we check whether we're throttled above */
6210                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0) {
6211                         if (cpu_of(rq) != this_cpu) {
6212                                 unthrottle_cfs_rq_async(cfs_rq);
6213                         } else {
6214                                 /*
6215                                  * We currently only expect to be unthrottling
6216                                  * a single cfs_rq locally.
6217                                  */
6218                                 WARN_ON_ONCE(!list_empty(&local_unthrottle));
6219                                 list_add_tail(&cfs_rq->throttled_csd_list,
6220                                               &local_unthrottle);
6221                         }
6222                 } else {
6223                         throttled = true;
6224                 }
6225
6226 next:
6227                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
6228         }
6229
6230         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, tmp, &local_unthrottle,
6231                                  throttled_csd_list) {
6232                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6233
6234                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
6235
6236                 list_del_init(&cfs_rq->throttled_csd_list);
6237
6238                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6239                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
6240
6241                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
6242         }
6243         WARN_ON_ONCE(!list_empty(&local_unthrottle));
6244
6245         rcu_read_unlock();
6246
6247         return throttled;
6248 }
6249
6250 /*
6251  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
6252  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
6253  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
6254  * used to track this state.
6255  */
6256 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
6257 {
6258         int throttled;
6259
6260         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
6261         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
6262                 goto out_deactivate;
6263
6264         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
6265         cfs_b->nr_periods += overrun;
6266
6267         /* Refill extra burst quota even if cfs_b->idle */
6268         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
6269
6270         /*
6271          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
6272          * we're going inactive then everything else can be deferred
6273          */
6274         if (cfs_b->idle && !throttled)
6275                 goto out_deactivate;
6276
6277         if (!throttled) {
6278                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
6279                 cfs_b->idle = 1;
6280                 return 0;
6281         }
6282
6283         /* account preceding periods in which throttling occurred */
6284         cfs_b->nr_throttled += overrun;
6285
6286         /*
6287          * This check is repeated as we release cfs_b->lock while we unthrottle.
6288          */
6289         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
6290                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6291                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
6292                 throttled = distribute_cfs_runtime(cfs_b);
6293                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
6294         }
6295
6296         /*
6297          * While we are ensured activity in the period following an
6298          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
6299          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
6300          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
6301          */
6302         cfs_b->idle = 0;
6303
6304         return 0;
6305
6306 out_deactivate:
6307         return 1;
6308 }
6309
6310 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
6311 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
6312 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
6313 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
6314 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
6315 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
6316
6317 /*
6318  * Are we near the end of the current quota period?
6319  *
6320  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
6321  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
6322  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
6323  */
6324 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
6325 {
6326         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
6327         s64 remaining;
6328
6329         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
6330         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
6331                 return 1;
6332
6333         /* is a quota refresh about to occur? */
6334         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
6335         if (remaining < (s64)min_expire)
6336                 return 1;
6337
6338         return 0;
6339 }
6340
6341 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6342 {
6343         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
6344
6345         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
6346         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
6347                 return;
6348
6349         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
6350         if (cfs_b->slack_started)
6351                 return;
6352         cfs_b->slack_started = true;
6353
6354         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
6355                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
6356                         HRTIMER_MODE_REL);
6357 }
6358
6359 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
6360 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6361 {
6362         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
6363         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
6364
6365         if (slack_runtime <= 0)
6366                 return;
6367
6368         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
6369         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
6370                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
6371
6372                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
6373                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
6374                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
6375                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
6376         }
6377         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
6378
6379         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
6380         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
6381 }
6382
6383 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6384 {
6385         if (!cfs_bandwidth_used())
6386                 return;
6387
6388         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_queued)
6389                 return;
6390
6391         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
6392 }
6393
6394 /*
6395  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
6396  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
6397  */
6398 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6399 {
6400         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
6401         unsigned long flags;
6402
6403         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
6404         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
6405         cfs_b->slack_started = false;
6406
6407         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
6408                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6409                 return;
6410         }
6411
6412         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
6413                 runtime = cfs_b->runtime;
6414
6415         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6416
6417         if (!runtime)
6418                 return;
6419
6420         distribute_cfs_runtime(cfs_b);
6421 }
6422
6423 /*
6424  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
6425  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
6426  * runtime as update_curr() throttling can not trigger until it's on-rq.
6427  */
6428 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
6429 {
6430         if (!cfs_bandwidth_used())
6431                 return;
6432
6433         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
6434         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
6435                 return;
6436
6437         /* ensure the group is not already throttled */
6438         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6439                 return;
6440
6441         /* update runtime allocation */
6442         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
6443         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
6444                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
6445 }
6446
6447 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
6448 {
6449         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
6450
6451         if (!cfs_bandwidth_used())
6452                 return;
6453
6454         if (!tg->parent)
6455                 return;
6456
6457         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
6458         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
6459
6460         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
6461         cfs_rq->throttled_clock_pelt = rq_clock_pelt(cpu_rq(cpu));
6462 }
6463
6464 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
6465 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6466 {
6467         if (!cfs_bandwidth_used())
6468                 return false;
6469
6470         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
6471                 return false;
6472
6473         /*
6474          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
6475          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
6476          */
6477         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6478                 return true;
6479
6480         return throttle_cfs_rq(cfs_rq);
6481 }
6482
6483 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
6484 {
6485         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
6486                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
6487
6488         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
6489
6490         return HRTIMER_NORESTART;
6491 }
6492
6493 extern const u64 max_cfs_quota_period;
6494
6495 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
6496 {
6497         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
6498                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
6499         unsigned long flags;
6500         int overrun;
6501         int idle = 0;
6502         int count = 0;
6503
6504         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
6505         for (;;) {
6506                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
6507                 if (!overrun)
6508                         break;
6509
6510                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
6511
6512                 if (++count > 3) {
6513                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
6514
6515                         /*
6516                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
6517                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
6518                          * to fail.
6519                          */
6520                         new = old * 2;
6521                         if (new < max_cfs_quota_period) {
6522                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
6523                                 cfs_b->quota *= 2;
6524                                 cfs_b->burst *= 2;
6525
6526                                 pr_warn_ratelimited(
6527         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
6528                                         smp_processor_id(),
6529                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
6530                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
6531                         } else {
6532                                 pr_warn_ratelimited(
6533         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
6534                                         smp_processor_id(),
6535                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
6536                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
6537                         }
6538
6539                         /* reset count so we don't come right back in here */
6540                         count = 0;
6541                 }
6542         }
6543         if (idle)
6544                 cfs_b->period_active = 0;
6545         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
6546
6547         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
6548 }
6549
6550 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, struct cfs_bandwidth *parent)
6551 {
6552         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
6553         cfs_b->runtime = 0;
6554         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
6555         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
6556         cfs_b->burst = 0;
6557         cfs_b->hierarchical_quota = parent ? parent->hierarchical_quota : RUNTIME_INF;
6558
6559         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
6560         hrtimer_setup(&cfs_b->period_timer, sched_cfs_period_timer, CLOCK_MONOTONIC,
6561                       HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
6562
6563         /* Add a random offset so that timers interleave */
6564         hrtimer_set_expires(&cfs_b->period_timer,
6565                             get_random_u32_below(cfs_b->period));
6566         hrtimer_setup(&cfs_b->slack_timer, sched_cfs_slack_timer, CLOCK_MONOTONIC,
6567                       HRTIMER_MODE_REL);
6568         cfs_b->slack_started = false;
6569 }
6570
6571 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
6572 {
6573         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
6574         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
6575         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_csd_list);
6576 }
6577
6578 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6579 {
6580         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
6581
6582         if (cfs_b->period_active)
6583                 return;
6584
6585         cfs_b->period_active = 1;
6586         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
6587         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
6588 }
6589
6590 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
6591 {
6592         int __maybe_unused i;
6593
6594         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
6595         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
6596                 return;
6597
6598         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
6599         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
6600
6601         /*
6602          * It is possible that we still have some cfs_rq's pending on a CSD
6603          * list, though this race is very rare. In order for this to occur, we
6604          * must have raced with the last task leaving the group while there
6605          * exist throttled cfs_rq(s), and the period_timer must have queued the
6606          * CSD item but the remote cpu has not yet processed it. To handle this,
6607          * we can simply flush all pending CSD work inline here. We're
6608          * guaranteed at this point that no additional cfs_rq of this group can
6609          * join a CSD list.
6610          */
6611 #ifdef CONFIG_SMP
6612         for_each_possible_cpu(i) {
6613                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6614                 unsigned long flags;
6615
6616                 if (list_empty(&rq->cfsb_csd_list))
6617                         continue;
6618
6619                 local_irq_save(flags);
6620                 __cfsb_csd_unthrottle(rq);
6621                 local_irq_restore(flags);
6622         }
6623 #endif
6624 }
6625
6626 /*
6627  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
6628  *
6629  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
6630  * bits doesn't do much.
6631  */
6632
6633 /* cpu online callback */
6634 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
6635 {
6636         struct task_group *tg;
6637
6638         lockdep_assert_rq_held(rq);
6639
6640         rcu_read_lock();
6641         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
6642                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
6643                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
6644
6645                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
6646                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
6647                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
6648         }
6649         rcu_read_unlock();
6650 }
6651
6652 /* cpu offline callback */
6653 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
6654 {
6655         struct task_group *tg;
6656
6657         lockdep_assert_rq_held(rq);
6658
6659         // Do not unthrottle for an active CPU
6660         if (cpumask_test_cpu(cpu_of(rq), cpu_active_mask))
6661                 return;
6662
6663         /*
6664          * The rq clock has already been updated in the
6665          * set_rq_offline(), so we should skip updating
6666          * the rq clock again in unthrottle_cfs_rq().
6667          */
6668         rq_clock_start_loop_update(rq);
6669
6670         rcu_read_lock();
6671         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
6672                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
6673
6674                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
6675                         continue;
6676
6677                 /*
6678                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
6679                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
6680                  */
6681                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
6682
6683                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6684                         continue;
6685
6686                 /*
6687                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
6688                  * there's some valid quota amount
6689                  */
6690                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
6691                 unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
6692         }
6693         rcu_read_unlock();
6694
6695         rq_clock_stop_loop_update(rq);
6696 }
6697
6698 bool cfs_task_bw_constrained(struct task_struct *p)
6699 {
6700         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6701
6702         if (!cfs_bandwidth_used())
6703                 return false;
6704
6705         if (cfs_rq->runtime_enabled ||
6706             tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg)->hierarchical_quota != RUNTIME_INF)
6707                 return true;
6708
6709         return false;
6710 }
6711
6712 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
6713 /* called from pick_next_task_fair() */
6714 static void sched_fair_update_stop_tick(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6715 {
6716         int cpu = cpu_of(rq);
6717
6718         if (!cfs_bandwidth_used())
6719                 return;
6720
6721         if (!tick_nohz_full_cpu(cpu))
6722                 return;
6723
6724         if (rq->nr_running != 1)
6725                 return;
6726
6727         /*
6728          *  We know there is only one task runnable and we've just picked it. The
6729          *  normal enqueue path will have cleared TICK_DEP_BIT_SCHED if we will
6730          *  be otherwise able to stop the tick. Just need to check if we are using
6731          *  bandwidth control.
6732          */
6733         if (cfs_task_bw_constrained(p))
6734                 tick_nohz_dep_set_cpu(cpu, TICK_DEP_BIT_SCHED);
6735 }
6736 #endif
6737
6738 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
6739
6740 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
6741 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
6742 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
6743 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
6744 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
6745
6746 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
6747 {
6748         return 0;
6749 }
6750
6751 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
6752 {
6753         return 0;
6754 }
6755
6756 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
6757                                     int src_cpu, int dest_cpu)
6758 {
6759         return 0;
6760 }
6761
6762 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6763 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, struct cfs_bandwidth *parent) {}
6764 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
6765 #endif
6766
6767 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
6768 {
6769         return NULL;
6770 }
6771 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
6772 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
6773 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
6774 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHED
6775 bool cfs_task_bw_constrained(struct task_struct *p)
6776 {
6777         return false;
6778 }
6779 #endif
6780 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
6781
6782 #if !defined(CONFIG_CFS_BANDWIDTH) || !defined(CONFIG_NO_HZ_FULL)
6783 static inline void sched_fair_update_stop_tick(struct rq *rq, struct task_struct *p) {}
6784 #endif
6785
6786 /**************************************************
6787  * CFS operations on tasks:
6788  */
6789
6790 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
6791 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6792 {
6793         struct sched_entity *se = &p->se;
6794
6795         WARN_ON_ONCE(task_rq(p) != rq);
6796
6797         if (rq->cfs.h_nr_queued > 1) {
6798                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
6799                 u64 slice = se->slice;
6800                 s64 delta = slice - ran;
6801
6802                 if (delta < 0) {
6803                         if (task_current_donor(rq, p))
6804                                 resched_curr(rq);
6805                         return;
6806                 }
6807                 hrtick_start(rq, delta);
6808         }
6809 }
6810
6811 /*
6812  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
6813  * current task is from our class and nr_running is low enough
6814  * to matter.
6815  */
6816 static void hrtick_update(struct rq *rq)
6817 {
6818         struct task_struct *donor = rq->donor;
6819
6820         if (!hrtick_enabled_fair(rq) || donor->sched_class != &fair_sched_class)
6821                 return;
6822
6823         hrtick_start_fair(rq, donor);
6824 }
6825 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
6826 static inline void
6827 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6828 {
6829 }
6830
6831 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
6832 {
6833 }
6834 #endif
6835
6836 #ifdef CONFIG_SMP
6837 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
6838 {
6839         unsigned long  rq_util_min, rq_util_max;
6840
6841         if (!sched_energy_enabled())
6842                 return false;
6843
6844         rq_util_min = uclamp_rq_get(cpu_rq(cpu), UCLAMP_MIN);
6845         rq_util_max = uclamp_rq_get(cpu_rq(cpu), UCLAMP_MAX);
6846
6847         /* Return true only if the utilization doesn't fit CPU's capacity */
6848         return !util_fits_cpu(cpu_util_cfs(cpu), rq_util_min, rq_util_max, cpu);
6849 }
6850
6851 /*
6852  * overutilized value make sense only if EAS is enabled
6853  */
6854 static inline bool is_rd_overutilized(struct root_domain *rd)
6855 {
6856         return !sched_energy_enabled() || READ_ONCE(rd->overutilized);
6857 }
6858
6859 static inline void set_rd_overutilized(struct root_domain *rd, bool flag)
6860 {
6861         if (!sched_energy_enabled())
6862                 return;
6863
6864         WRITE_ONCE(rd->overutilized, flag);
6865         trace_sched_overutilized_tp(rd, flag);
6866 }
6867
6868 static inline void check_update_overutilized_status(struct rq *rq)
6869 {
6870         /*
6871          * overutilized field is used for load balancing decisions only
6872          * if energy aware scheduler is being used
6873          */
6874
6875         if (!is_rd_overutilized(rq->rd) && cpu_overutilized(rq->cpu))
6876                 set_rd_overutilized(rq->rd, 1);
6877 }
6878 #else
6879 static inline void check_update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
6880 #endif
6881
6882 /* Runqueue only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
6883 static int sched_idle_rq(struct rq *rq)
6884 {
6885         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.h_nr_idle &&
6886                         rq->nr_running);
6887 }
6888
6889 #ifdef CONFIG_SMP
6890 static int sched_idle_cpu(int cpu)
6891 {
6892         return sched_idle_rq(cpu_rq(cpu));
6893 }
6894 #endif
6895
6896 static void
6897 requeue_delayed_entity(struct sched_entity *se)
6898 {
6899         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6900
6901         /*
6902          * se->sched_delayed should imply: se->on_rq == 1.
6903          * Because a delayed entity is one that is still on
6904          * the runqueue competing until elegibility.
6905          */
6906         WARN_ON_ONCE(!se->sched_delayed);
6907         WARN_ON_ONCE(!se->on_rq);
6908
6909         if (sched_feat(DELAY_ZERO)) {
6910                 update_entity_lag(cfs_rq, se);
6911                 if (se->vlag > 0) {
6912                         cfs_rq->nr_queued--;
6913                         if (se != cfs_rq->curr)
6914                                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
6915                         se->vlag = 0;
6916                         place_entity(cfs_rq, se, 0);
6917                         if (se != cfs_rq->curr)
6918                                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
6919                         cfs_rq->nr_queued++;
6920                 }
6921         }
6922
6923         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
6924         clear_delayed(se);
6925 }
6926
6927 /*
6928  * The enqueue_task method is called before nr_running is
6929  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
6930  * then put the task into the rbtree:
6931  */
6932 static void
6933 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
6934 {
6935         struct cfs_rq *cfs_rq;
6936         struct sched_entity *se = &p->se;
6937         int h_nr_idle = task_has_idle_policy(p);
6938         int h_nr_runnable = 1;
6939         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
6940         int rq_h_nr_queued = rq->cfs.h_nr_queued;
6941         u64 slice = 0;
6942
6943         /*
6944          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
6945          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
6946          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
6947          * estimated utilization, before we update schedutil.
6948          */
6949         if (!p->se.sched_delayed || (flags & ENQUEUE_DELAYED))
6950                 util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
6951
6952         if (flags & ENQUEUE_DELAYED) {
6953                 requeue_delayed_entity(se);
6954                 return;
6955         }
6956
6957         /*
6958          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
6959          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
6960          * passed.
6961          */
6962         if (p->in_iowait)
6963                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
6964
6965         if (task_new && se->sched_delayed)
6966                 h_nr_runnable = 0;
6967
6968         for_each_sched_entity(se) {
6969                 if (se->on_rq) {
6970                         if (se->sched_delayed)
6971                                 requeue_delayed_entity(se);
6972                         break;
6973                 }
6974                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6975
6976                 /*
6977                  * Basically set the slice of group entries to the min_slice of
6978                  * their respective cfs_rq. This ensures the group can service
6979                  * its entities in the desired time-frame.
6980                  */
6981                 if (slice) {
6982                         se->slice = slice;
6983                         se->custom_slice = 1;
6984                 }
6985                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
6986                 slice = cfs_rq_min_slice(cfs_rq);
6987
6988                 cfs_rq->h_nr_runnable += h_nr_runnable;
6989                 cfs_rq->h_nr_queued++;
6990                 cfs_rq->h_nr_idle += h_nr_idle;
6991
6992                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
6993                         h_nr_idle = 1;
6994
6995                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
6996                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
6997                         goto enqueue_throttle;
6998
6999                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
7000         }
7001
7002         for_each_sched_entity(se) {
7003                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7004
7005                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
7006                 se_update_runnable(se);
7007                 update_cfs_group(se);
7008
7009                 se->slice = slice;
7010                 if (se != cfs_rq->curr)
7011                         min_vruntime_cb_propagate(&se->run_node, NULL);
7012                 slice = cfs_rq_min_slice(cfs_rq);
7013
7014                 cfs_rq->h_nr_runnable += h_nr_runnable;
7015                 cfs_rq->h_nr_queued++;
7016                 cfs_rq->h_nr_idle += h_nr_idle;
7017
7018                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
7019                         h_nr_idle = 1;
7020
7021                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
7022                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
7023                         goto enqueue_throttle;
7024         }
7025
7026         if (!rq_h_nr_queued && rq->cfs.h_nr_queued) {
7027                 /* Account for idle runtime */
7028                 if (!rq->nr_running)
7029                         dl_server_update_idle_time(rq, rq->curr);
7030                 dl_server_start(&rq->fair_server);
7031         }
7032
7033         /* At this point se is NULL and we are at root level*/
7034         add_nr_running(rq, 1);
7035
7036         /*
7037          * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
7038          * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
7039          * ability to cross the overutilized threshold, which will
7040          * result in the load balancer ruining all the task placement
7041          * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
7042          * for the first enqueue operation of new tasks during the
7043          * overutilized flag detection.
7044          *
7045          * A better way of solving this problem would be to wait for
7046          * the PELT signals of tasks to converge before taking them
7047          * into account, but that is not straightforward to implement,
7048          * and the following generally works well enough in practice.
7049          */
7050         if (!task_new)
7051                 check_update_overutilized_status(rq);
7052
7053 enqueue_throttle:
7054         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
7055
7056         hrtick_update(rq);
7057 }
7058
7059 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
7060
7061 /*
7062  * Basically dequeue_task_fair(), except it can deal with dequeue_entity()
7063  * failing half-way through and resume the dequeue later.
7064  *
7065  * Returns:
7066  * -1 - dequeue delayed
7067  *  0 - dequeue throttled
7068  *  1 - dequeue complete
7069  */
7070 static int dequeue_entities(struct rq *rq, struct sched_entity *se, int flags)
7071 {
7072         bool was_sched_idle = sched_idle_rq(rq);
7073         int rq_h_nr_queued = rq->cfs.h_nr_queued;
7074         bool task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
7075         bool task_delayed = flags & DEQUEUE_DELAYED;
7076         struct task_struct *p = NULL;
7077         int h_nr_idle = 0;
7078         int h_nr_queued = 0;
7079         int h_nr_runnable = 0;
7080         struct cfs_rq *cfs_rq;
7081         u64 slice = 0;
7082
7083         if (entity_is_task(se)) {
7084                 p = task_of(se);
7085                 h_nr_queued = 1;
7086                 h_nr_idle = task_has_idle_policy(p);
7087                 if (task_sleep || task_delayed || !se->sched_delayed)
7088                         h_nr_runnable = 1;
7089         }
7090
7091         for_each_sched_entity(se) {
7092                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7093
7094                 if (!dequeue_entity(cfs_rq, se, flags)) {
7095                         if (p && &p->se == se)
7096                                 return -1;
7097
7098                         slice = cfs_rq_min_slice(cfs_rq);
7099                         break;
7100                 }
7101
7102                 cfs_rq->h_nr_runnable -= h_nr_runnable;
7103                 cfs_rq->h_nr_queued -= h_nr_queued;
7104                 cfs_rq->h_nr_idle -= h_nr_idle;
7105
7106                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
7107                         h_nr_idle = h_nr_queued;
7108
7109                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
7110                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
7111                         return 0;
7112
7113                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
7114                 if (cfs_rq->load.weight) {
7115                         slice = cfs_rq_min_slice(cfs_rq);
7116
7117                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
7118                         se = parent_entity(se);
7119                         /*
7120                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
7121                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
7122                          */
7123                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
7124                                 set_next_buddy(se);
7125                         break;
7126                 }
7127                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
7128                 flags &= ~(DEQUEUE_DELAYED | DEQUEUE_SPECIAL);
7129         }
7130
7131         for_each_sched_entity(se) {
7132                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7133
7134                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
7135                 se_update_runnable(se);
7136                 update_cfs_group(se);
7137
7138                 se->slice = slice;
7139                 if (se != cfs_rq->curr)
7140                         min_vruntime_cb_propagate(&se->run_node, NULL);
7141                 slice = cfs_rq_min_slice(cfs_rq);
7142
7143                 cfs_rq->h_nr_runnable -= h_nr_runnable;
7144                 cfs_rq->h_nr_queued -= h_nr_queued;
7145                 cfs_rq->h_nr_idle -= h_nr_idle;
7146
7147                 if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
7148                         h_nr_idle = h_nr_queued;
7149
7150                 /* end evaluation on encountering a throttled cfs_rq */
7151                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
7152                         return 0;
7153         }
7154
7155         sub_nr_running(rq, h_nr_queued);
7156
7157         if (rq_h_nr_queued && !rq->cfs.h_nr_queued)
7158                 dl_server_stop(&rq->fair_server);
7159
7160         /* balance early to pull high priority tasks */
7161         if (unlikely(!was_sched_idle && sched_idle_rq(rq)))
7162                 rq->next_balance = jiffies;
7163
7164         if (p && task_delayed) {
7165                 WARN_ON_ONCE(!task_sleep);
7166                 WARN_ON_ONCE(p->on_rq != 1);
7167
7168                 /* Fix-up what dequeue_task_fair() skipped */
7169                 hrtick_update(rq);
7170
7171                 /*
7172                  * Fix-up what block_task() skipped.
7173                  *
7174                  * Must be last, @p might not be valid after this.
7175                  */
7176                 __block_task(rq, p);
7177         }
7178
7179         return 1;
7180 }
7181
7182 /*
7183  * The dequeue_task method is called before nr_running is
7184  * decreased. We remove the task from the rbtree and
7185  * update the fair scheduling stats:
7186  */
7187 static bool dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
7188 {
7189         if (!p->se.sched_delayed)
7190                 util_est_dequeue(&rq->cfs, p);
7191
7192         util_est_update(&rq->cfs, p, flags & DEQUEUE_SLEEP);
7193         if (dequeue_entities(rq, &p->se, flags) < 0)
7194                 return false;
7195
7196         /*
7197          * Must not reference @p after dequeue_entities(DEQUEUE_DELAYED).
7198          */
7199
7200         hrtick_update(rq);
7201         return true;
7202 }
7203
7204 static inline unsigned int cfs_h_nr_delayed(struct rq *rq)
7205 {
7206         return (rq->cfs.h_nr_queued - rq->cfs.h_nr_runnable);
7207 }
7208
7209 #ifdef CONFIG_SMP
7210
7211 /* Working cpumask for: sched_balance_rq(), sched_balance_newidle(). */
7212 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7213 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_rq_mask);
7214 static DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, should_we_balance_tmpmask);
7215
7216 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7217
7218 static struct {
7219         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7220         atomic_t nr_cpus;
7221         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
7222         int needs_update;               /* Newly idle CPUs need their next_balance collated */
7223         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7224         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
7225 } nohz ____cacheline_aligned;
7226
7227 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
7228
7229 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
7230 {
7231         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
7232 }
7233
7234 /*
7235  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
7236  * @cpu: the CPU which load is requested
7237  * @p: the task which load should be discounted
7238  *
7239  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
7240  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
7241  * CPU.
7242  *
7243  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
7244  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
7245  * load.
7246  */
7247 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7248 {
7249         struct cfs_rq *cfs_rq;
7250         unsigned int load;
7251
7252         /* Task has no contribution or is new */
7253         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
7254                 return cpu_load(rq);
7255
7256         cfs_rq = &rq->cfs;
7257         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
7258
7259         /* Discount task's util from CPU's util */
7260         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
7261
7262         return load;
7263 }
7264
7265 static unsigned long cpu_runnable(struct rq *rq)
7266 {
7267         return cfs_rq_runnable_avg(&rq->cfs);
7268 }
7269
7270 static unsigned long cpu_runnable_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7271 {
7272         struct cfs_rq *cfs_rq;
7273         unsigned int runnable;
7274
7275         /* Task has no contribution or is new */
7276         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
7277                 return cpu_runnable(rq);
7278
7279         cfs_rq = &rq->cfs;
7280         runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
7281
7282         /* Discount task's runnable from CPU's runnable */
7283         lsub_positive(&runnable, p->se.avg.runnable_avg);
7284
7285         return runnable;
7286 }
7287
7288 static unsigned long capacity_of(int cpu)
7289 {
7290         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
7291 }
7292
7293 static void record_wakee(struct task_struct *p)
7294 {
7295         /*
7296          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
7297          * jiffy will not have built up many flips.
7298          */
7299         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
7300                 current->wakee_flips >>= 1;
7301                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
7302         }
7303
7304         if (current->last_wakee != p) {
7305                 current->last_wakee = p;
7306                 current->wakee_flips++;
7307         }
7308 }
7309
7310 /*
7311  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
7312  *
7313  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
7314  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
7315  *
7316  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
7317  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
7318  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
7319  *
7320  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
7321  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
7322  *
7323  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
7324  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
7325  * socket size.
7326  */
7327 static int wake_wide(struct task_struct *p)
7328 {
7329         unsigned int master = current->wakee_flips;
7330         unsigned int slave = p->wakee_flips;
7331         int factor = __this_cpu_read(sd_llc_size);
7332
7333         if (master < slave)
7334                 swap(master, slave);
7335         if (slave < factor || master < slave * factor)
7336                 return 0;
7337         return 1;
7338 }
7339
7340 /*
7341  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
7342  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
7343  * CPU.
7344  *
7345  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
7346  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
7347  *
7348  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
7349  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
7350  *                        for the overloaded case.
7351  */
7352 static int
7353 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
7354 {
7355         /*
7356          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
7357          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
7358          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
7359          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
7360          *
7361          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
7362          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
7363          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
7364          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
7365          * on one CPU.
7366          */
7367         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
7368                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
7369
7370         if (sync) {
7371                 struct rq *rq = cpu_rq(this_cpu);
7372
7373                 if ((rq->nr_running - cfs_h_nr_delayed(rq)) == 1)
7374                         return this_cpu;
7375         }
7376
7377         if (available_idle_cpu(prev_cpu))
7378                 return prev_cpu;
7379
7380         return nr_cpumask_bits;
7381 }
7382
7383 static int
7384 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
7385                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
7386 {
7387         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
7388         unsigned long task_load;
7389
7390         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
7391
7392         if (sync) {
7393                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
7394
7395                 if (current_load > this_eff_load)
7396                         return this_cpu;
7397
7398                 this_eff_load -= current_load;
7399         }
7400
7401         task_load = task_h_load(p);
7402
7403         this_eff_load += task_load;
7404         if (sched_feat(WA_BIAS))
7405                 this_eff_load *= 100;
7406         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
7407
7408         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
7409         prev_eff_load -= task_load;
7410         if (sched_feat(WA_BIAS))
7411                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
7412         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
7413
7414         /*
7415          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
7416          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
7417          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
7418          * idle.
7419          */
7420         if (sync)
7421                 prev_eff_load += 1;
7422
7423         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
7424 }
7425
7426 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
7427                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
7428 {
7429         int target = nr_cpumask_bits;
7430
7431         if (sched_feat(WA_IDLE))
7432                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
7433
7434         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
7435                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
7436
7437         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine_attempts);
7438         if (target != this_cpu)
7439                 return prev_cpu;
7440
7441         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
7442         schedstat_inc(p->stats.nr_wakeups_affine);
7443         return target;
7444 }
7445
7446 static struct sched_group *
7447 sched_balance_find_dst_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu);
7448
7449 /*
7450  * sched_balance_find_dst_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
7451  */
7452 static int
7453 sched_balance_find_dst_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
7454 {
7455         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
7456         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
7457         u64 latest_idle_timestamp = 0;
7458         int least_loaded_cpu = this_cpu;
7459         int shallowest_idle_cpu = -1;
7460         int i;
7461
7462         /* Check if we have any choice: */
7463         if (group->group_weight == 1)
7464                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
7465
7466         /* Traverse only the allowed CPUs */
7467         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
7468                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7469
7470                 if (!sched_core_cookie_match(rq, p))
7471                         continue;
7472
7473                 if (sched_idle_cpu(i))
7474                         return i;
7475
7476                 if (available_idle_cpu(i)) {
7477                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
7478                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
7479                                 /*
7480                                  * We give priority to a CPU whose idle state
7481                                  * has the smallest exit latency irrespective
7482                                  * of any idle timestamp.
7483                                  */
7484                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
7485                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
7486                                 shallowest_idle_cpu = i;
7487                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
7488                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
7489                                 /*
7490                                  * If equal or no active idle state, then
7491                                  * the most recently idled CPU might have
7492                                  * a warmer cache.
7493                                  */
7494                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
7495                                 shallowest_idle_cpu = i;
7496                         }
7497                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
7498                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
7499                         if (load < min_load) {
7500                                 min_load = load;
7501                                 least_loaded_cpu = i;
7502                         }
7503                 }
7504         }
7505
7506         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
7507 }
7508
7509 static inline int sched_balance_find_dst_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
7510                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
7511 {
7512         int new_cpu = cpu;
7513
7514         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
7515                 return prev_cpu;
7516
7517         /*
7518          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
7519          * prev_cpu's last_update_time.
7520          */
7521         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
7522                 sync_entity_load_avg(&p->se);
7523
7524         while (sd) {
7525                 struct sched_group *group;
7526                 struct sched_domain *tmp;
7527                 int weight;
7528
7529                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
7530                         sd = sd->child;
7531                         continue;
7532                 }
7533
7534                 group = sched_balance_find_dst_group(sd, p, cpu);
7535                 if (!group) {
7536                         sd = sd->child;
7537                         continue;
7538                 }
7539
7540                 new_cpu = sched_balance_find_dst_group_cpu(group, p, cpu);
7541                 if (new_cpu == cpu) {
7542                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
7543                         sd = sd->child;
7544                         continue;
7545                 }
7546
7547                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
7548                 cpu = new_cpu;
7549                 weight = sd->span_weight;
7550                 sd = NULL;
7551                 for_each_domain(cpu, tmp) {
7552                         if (weight <= tmp->span_weight)
7553                                 break;
7554                         if (tmp->flags & sd_flag)
7555                                 sd = tmp;
7556                 }
7557         }
7558
7559         return new_cpu;
7560 }
7561
7562 static inline int __select_idle_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
7563 {
7564         if ((available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu)) &&
7565             sched_cpu_cookie_match(cpu_rq(cpu), p))
7566                 return cpu;
7567
7568         return -1;
7569 }
7570
7571 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
7572 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
7573 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
7574
7575 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
7576 {
7577         struct sched_domain_shared *sds;
7578
7579         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
7580         if (sds)
7581                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
7582 }
7583
7584 static inline bool test_idle_cores(int cpu)
7585 {
7586         struct sched_domain_shared *sds;
7587
7588         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
7589         if (sds)
7590                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
7591
7592         return false;
7593 }
7594
7595 /*
7596  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
7597  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
7598  *
7599  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
7600  * state should be fairly cheap.
7601  */
7602 void __update_idle_core(struct rq *rq)
7603 {
7604         int core = cpu_of(rq);
7605         int cpu;
7606
7607         rcu_read_lock();
7608         if (test_idle_cores(core))
7609                 goto unlock;
7610
7611         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
7612                 if (cpu == core)
7613                         continue;
7614
7615                 if (!available_idle_cpu(cpu))
7616                         goto unlock;
7617         }
7618
7619         set_idle_cores(core, 1);
7620 unlock:
7621         rcu_read_unlock();
7622 }
7623
7624 /*
7625  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
7626  * there are no idle cores left in the system; tracked through
7627  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
7628  */
7629 static int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
7630 {
7631         bool idle = true;
7632         int cpu;
7633
7634         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
7635                 if (!available_idle_cpu(cpu)) {
7636                         idle = false;
7637                         if (*idle_cpu == -1) {
7638                                 if (sched_idle_cpu(cpu) && cpumask_test_cpu(cpu, cpus)) {
7639                                         *idle_cpu = cpu;
7640                                         break;
7641                                 }
7642                                 continue;
7643                         }
7644                         break;
7645                 }
7646                 if (*idle_cpu == -1 && cpumask_test_cpu(cpu, cpus))
7647                         *idle_cpu = cpu;
7648         }
7649
7650         if (idle)
7651                 return core;
7652
7653         cpumask_andnot(cpus, cpus, cpu_smt_mask(core));
7654         return -1;
7655 }
7656
7657 /*
7658  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
7659  */
7660 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
7661 {
7662         int cpu;
7663
7664         for_each_cpu_and(cpu, cpu_smt_mask(target), p->cpus_ptr) {
7665                 if (cpu == target)
7666                         continue;
7667                 /*
7668                  * Check if the CPU is in the LLC scheduling domain of @target.
7669                  * Due to isolcpus, there is no guarantee that all the siblings are in the domain.
7670                  */
7671                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
7672                         continue;
7673                 if (available_idle_cpu(cpu) || sched_idle_cpu(cpu))
7674                         return cpu;
7675         }
7676
7677         return -1;
7678 }
7679
7680 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
7681
7682 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
7683 {
7684 }
7685
7686 static inline bool test_idle_cores(int cpu)
7687 {
7688         return false;
7689 }
7690
7691 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, int core, struct cpumask *cpus, int *idle_cpu)
7692 {
7693         return __select_idle_cpu(core, p);
7694 }
7695
7696 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
7697 {
7698         return -1;
7699 }
7700
7701 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
7702
7703 /*
7704  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
7705  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
7706  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
7707  */
7708 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, bool has_idle_core, int target)
7709 {
7710         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7711         int i, cpu, idle_cpu = -1, nr = INT_MAX;
7712         struct sched_domain_shared *sd_share;
7713
7714         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
7715
7716         if (sched_feat(SIS_UTIL)) {
7717                 sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, target));
7718                 if (sd_share) {
7719                         /* because !--nr is the condition to stop scan */
7720                         nr = READ_ONCE(sd_share->nr_idle_scan) + 1;
7721                         /* overloaded LLC is unlikely to have idle cpu/core */
7722                         if (nr == 1)
7723                                 return -1;
7724                 }
7725         }
7726
7727         if (static_branch_unlikely(&sched_cluster_active)) {
7728                 struct sched_group *sg = sd->groups;
7729
7730                 if (sg->flags & SD_CLUSTER) {
7731                         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_group_span(sg), target + 1) {
7732                                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, cpus))
7733                                         continue;
7734
7735                                 if (has_idle_core) {
7736                                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
7737                                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
7738                                                 return i;
7739                                 } else {
7740                                         if (--nr <= 0)
7741                                                 return -1;
7742                                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
7743                                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
7744                                                 return idle_cpu;
7745                                 }
7746                         }
7747                         cpumask_andnot(cpus, cpus, sched_group_span(sg));
7748                 }
7749         }
7750
7751         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target + 1) {
7752                 if (has_idle_core) {
7753                         i = select_idle_core(p, cpu, cpus, &idle_cpu);
7754                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
7755                                 return i;
7756
7757                 } else {
7758                         if (--nr <= 0)
7759                                 return -1;
7760                         idle_cpu = __select_idle_cpu(cpu, p);
7761                         if ((unsigned int)idle_cpu < nr_cpumask_bits)
7762                                 break;
7763                 }
7764         }
7765
7766         if (has_idle_core)
7767                 set_idle_cores(target, false);
7768
7769         return idle_cpu;
7770 }
7771
7772 /*
7773  * Scan the asym_capacity domain for idle CPUs; pick the first idle one on which
7774  * the task fits. If no CPU is big enough, but there are idle ones, try to
7775  * maximize capacity.
7776  */
7777 static int
7778 select_idle_capacity(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
7779 {
7780         unsigned long task_util, util_min, util_max, best_cap = 0;
7781         int fits, best_fits = 0;
7782         int cpu, best_cpu = -1;
7783         struct cpumask *cpus;
7784
7785         cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
7786         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
7787
7788         task_util = task_util_est(p);
7789         util_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
7790         util_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
7791
7792         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
7793                 unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
7794
7795                 if (!available_idle_cpu(cpu) && !sched_idle_cpu(cpu))
7796                         continue;
7797
7798                 fits = util_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, cpu);
7799
7800                 /* This CPU fits with all requirements */
7801                 if (fits > 0)
7802                         return cpu;
7803                 /*
7804                  * Only the min performance hint (i.e. uclamp_min) doesn't fit.
7805                  * Look for the CPU with best capacity.
7806                  */
7807                 else if (fits < 0)
7808                         cpu_cap = get_actual_cpu_capacity(cpu);
7809
7810                 /*
7811                  * First, select CPU which fits better (-1 being better than 0).
7812                  * Then, select the one with best capacity at same level.
7813                  */
7814                 if ((fits < best_fits) ||
7815                     ((fits == best_fits) && (cpu_cap > best_cap))) {
7816                         best_cap = cpu_cap;
7817                         best_cpu = cpu;
7818                         best_fits = fits;
7819                 }
7820         }
7821
7822         return best_cpu;
7823 }
7824
7825 static inline bool asym_fits_cpu(unsigned long util,
7826                                  unsigned long util_min,
7827                                  unsigned long util_max,
7828                                  int cpu)
7829 {
7830         if (sched_asym_cpucap_active())
7831                 /*
7832                  * Return true only if the cpu fully fits the task requirements
7833                  * which include the utilization and the performance hints.
7834                  */
7835                 return (util_fits_cpu(util, util_min, util_max, cpu) > 0);
7836
7837         return true;
7838 }
7839
7840 /*
7841  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
7842  */
7843 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
7844 {
7845         bool has_idle_core = false;
7846         struct sched_domain *sd;
7847         unsigned long task_util, util_min, util_max;
7848         int i, recent_used_cpu, prev_aff = -1;
7849
7850         /*
7851          * On asymmetric system, update task utilization because we will check
7852          * that the task fits with CPU's capacity.
7853          */
7854         if (sched_asym_cpucap_active()) {
7855                 sync_entity_load_avg(&p->se);
7856                 task_util = task_util_est(p);
7857                 util_min = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN);
7858                 util_max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
7859         }
7860
7861         /*
7862          * per-cpu select_rq_mask usage
7863          */
7864         lockdep_assert_irqs_disabled();
7865
7866         if ((available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target)) &&
7867             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, target))
7868                 return target;
7869
7870         /*
7871          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
7872          */
7873         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
7874             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)) &&
7875             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, prev)) {
7876
7877                 if (!static_branch_unlikely(&sched_cluster_active) ||
7878                     cpus_share_resources(prev, target))
7879                         return prev;
7880
7881                 prev_aff = prev;
7882         }
7883
7884         /*
7885          * Allow a per-cpu kthread to stack with the wakee if the
7886          * kworker thread and the tasks previous CPUs are the same.
7887          * The assumption is that the wakee queued work for the
7888          * per-cpu kthread that is now complete and the wakeup is
7889          * essentially a sync wakeup. An obvious example of this
7890          * pattern is IO completions.
7891          */
7892         if (is_per_cpu_kthread(current) &&
7893             in_task() &&
7894             prev == smp_processor_id() &&
7895             this_rq()->nr_running <= 1 &&
7896             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, prev)) {
7897                 return prev;
7898         }
7899
7900         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
7901         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
7902         p->recent_used_cpu = prev;
7903         if (recent_used_cpu != prev &&
7904             recent_used_cpu != target &&
7905             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
7906             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
7907             cpumask_test_cpu(recent_used_cpu, p->cpus_ptr) &&
7908             asym_fits_cpu(task_util, util_min, util_max, recent_used_cpu)) {
7909
7910                 if (!static_branch_unlikely(&sched_cluster_active) ||
7911                     cpus_share_resources(recent_used_cpu, target))
7912                         return recent_used_cpu;
7913
7914         } else {
7915                 recent_used_cpu = -1;
7916         }
7917
7918         /*
7919          * For asymmetric CPU capacity systems, our domain of interest is
7920          * sd_asym_cpucapacity rather than sd_llc.
7921          */
7922         if (sched_asym_cpucap_active()) {
7923                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, target));
7924                 /*
7925                  * On an asymmetric CPU capacity system where an exclusive
7926                  * cpuset defines a symmetric island (i.e. one unique
7927                  * capacity_orig value through the cpuset), the key will be set
7928                  * but the CPUs within that cpuset will not have a domain with
7929                  * SD_ASYM_CPUCAPACITY. These should follow the usual symmetric
7930                  * capacity path.
7931                  */
7932                 if (sd) {
7933                         i = select_idle_capacity(p, sd, target);
7934                         return ((unsigned)i < nr_cpumask_bits) ? i : target;
7935                 }
7936         }
7937
7938         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
7939         if (!sd)
7940                 return target;
7941
7942         if (sched_smt_active()) {
7943                 has_idle_core = test_idle_cores(target);
7944
7945                 if (!has_idle_core && cpus_share_cache(prev, target)) {
7946                         i = select_idle_smt(p, sd, prev);
7947                         if ((unsigned int)i < nr_cpumask_bits)
7948                                 return i;
7949                 }
7950         }
7951
7952         i = select_idle_cpu(p, sd, has_idle_core, target);
7953         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
7954                 return i;
7955
7956         /*
7957          * For cluster machines which have lower sharing cache like L2 or
7958          * LLC Tag, we tend to find an idle CPU in the target's cluster
7959          * first. But prev_cpu or recent_used_cpu may also be a good candidate,
7960          * use them if possible when no idle CPU found in select_idle_cpu().
7961          */
7962         if ((unsigned int)prev_aff < nr_cpumask_bits)
7963                 return prev_aff;
7964         if ((unsigned int)recent_used_cpu < nr_cpumask_bits)
7965                 return recent_used_cpu;
7966
7967         return target;
7968 }
7969
7970 /**
7971  * cpu_util() - Estimates the amount of CPU capacity used by CFS tasks.
7972  * @cpu: the CPU to get the utilization for
7973  * @p: task for which the CPU utilization should be predicted or NULL
7974  * @dst_cpu: CPU @p migrates to, -1 if @p moves from @cpu or @p == NULL
7975  * @boost: 1 to enable boosting, otherwise 0
7976  *
7977  * The unit of the return value must be the same as the one of CPU capacity
7978  * so that CPU utilization can be compared with CPU capacity.
7979  *
7980  * CPU utilization is the sum of running time of runnable tasks plus the
7981  * recent utilization of currently non-runnable tasks on that CPU.
7982  * It represents the amount of CPU capacity currently used by CFS tasks in
7983  * the range [0..max CPU capacity] with max CPU capacity being the CPU
7984  * capacity at f_max.
7985  *
7986  * The estimated CPU utilization is defined as the maximum between CPU
7987  * utilization and sum of the estimated utilization of the currently
7988  * runnable tasks on that CPU. It preserves a utilization "snapshot" of
7989  * previously-executed tasks, which helps better deduce how busy a CPU will
7990  * be when a long-sleeping task wakes up. The contribution to CPU utilization
7991  * of such a task would be significantly decayed at this point of time.
7992  *
7993  * Boosted CPU utilization is defined as max(CPU runnable, CPU utilization).
7994  * CPU contention for CFS tasks can be detected by CPU runnable > CPU
7995  * utilization. Boosting is implemented in cpu_util() so that internal
7996  * users (e.g. EAS) can use it next to external users (e.g. schedutil),
7997  * latter via cpu_util_cfs_boost().
7998  *
7999  * CPU utilization can be higher than the current CPU capacity
8000  * (f_curr/f_max * max CPU capacity) or even the max CPU capacity because
8001  * of rounding errors as well as task migrations or wakeups of new tasks.
8002  * CPU utilization has to be capped to fit into the [0..max CPU capacity]
8003  * range. Otherwise a group of CPUs (CPU0 util = 121% + CPU1 util = 80%)
8004  * could be seen as over-utilized even though CPU1 has 20% of spare CPU
8005  * capacity. CPU utilization is allowed to overshoot current CPU capacity
8006  * though since this is useful for predicting the CPU capacity required
8007  * after task migrations (scheduler-driven DVFS).
8008  *
8009  * Return: (Boosted) (estimated) utilization for the specified CPU.
8010  */
8011 static unsigned long
8012 cpu_util(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu, int boost)
8013 {
8014         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
8015         unsigned long util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
8016         unsigned long runnable;
8017
8018         if (boost) {
8019                 runnable = READ_ONCE(cfs_rq->avg.runnable_avg);
8020                 util = max(util, runnable);
8021         }
8022
8023         /*
8024          * If @dst_cpu is -1 or @p migrates from @cpu to @dst_cpu remove its
8025          * contribution. If @p migrates from another CPU to @cpu add its
8026          * contribution. In all the other cases @cpu is not impacted by the
8027          * migration so its util_avg is already correct.
8028          */
8029         if (p && task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
8030                 lsub_positive(&util, task_util(p));
8031         else if (p && task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
8032                 util += task_util(p);
8033
8034         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
8035                 unsigned long util_est;
8036
8037                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est);
8038
8039                 /*
8040                  * During wake-up @p isn't enqueued yet and doesn't contribute
8041                  * to any cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_est.
8042                  * If @dst_cpu == @cpu add it to "simulate" cpu_util after @p
8043                  * has been enqueued.
8044                  *
8045                  * During exec (@dst_cpu = -1) @p is enqueued and does
8046                  * contribute to cpu_rq(cpu)->cfs.util_est.
8047                  * Remove it to "simulate" cpu_util without @p's contribution.
8048                  *
8049                  * Despite the task_on_rq_queued(@p) check there is still a
8050                  * small window for a possible race when an exec
8051                  * select_task_rq_fair() races with LB's detach_task().
8052                  *
8053                  *   detach_task()
8054                  *     deactivate_task()
8055                  *       p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
8056                  *       -------------------------------- A
8057                  *       dequeue_task()                    \
8058                  *         dequeue_task_fair()              + Race Time
8059                  *           util_est_dequeue()            /
8060                  *       -------------------------------- B
8061                  *
8062                  * The additional check "current == p" is required to further
8063                  * reduce the race window.
8064                  */
8065                 if (dst_cpu == cpu)
8066                         util_est += _task_util_est(p);
8067                 else if (p && unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
8068                         lsub_positive(&util_est, _task_util_est(p));
8069
8070                 util = max(util, util_est);
8071         }
8072
8073         return min(util, arch_scale_cpu_capacity(cpu));
8074 }
8075
8076 unsigned long cpu_util_cfs(int cpu)
8077 {
8078         return cpu_util(cpu, NULL, -1, 0);
8079 }
8080
8081 unsigned long cpu_util_cfs_boost(int cpu)
8082 {
8083         return cpu_util(cpu, NULL, -1, 1);
8084 }
8085
8086 /*
8087  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
8088  * @cpu: the CPU which utilization is requested
8089  * @p: the task which utilization should be discounted
8090  *
8091  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
8092  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
8093  * execution on that CPU.
8094  *
8095  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
8096  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
8097  * contributing to the CPU utilization.
8098  */
8099 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
8100 {
8101         /* Task has no contribution or is new */
8102         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
8103                 p = NULL;
8104
8105         return cpu_util(cpu, p, -1, 0);
8106 }
8107
8108 /*
8109  * This function computes an effective utilization for the given CPU, to be
8110  * used for frequency selection given the linear relation: f = u * f_max.
8111  *
8112  * The scheduler tracks the following metrics:
8113  *
8114  *   cpu_util_{cfs,rt,dl,irq}()
8115  *   cpu_bw_dl()
8116  *
8117  * Where the cfs,rt and dl util numbers are tracked with the same metric and
8118  * synchronized windows and are thus directly comparable.
8119  *
8120  * The cfs,rt,dl utilization are the running times measured with rq->clock_task
8121  * which excludes things like IRQ and steal-time. These latter are then accrued
8122  * in the IRQ utilization.
8123  *
8124  * The DL bandwidth number OTOH is not a measured metric but a value computed
8125  * based on the task model parameters and gives the minimal utilization
8126  * required to meet deadlines.
8127  */
8128 unsigned long effective_cpu_util(int cpu, unsigned long util_cfs,
8129                                  unsigned long *min,
8130                                  unsigned long *max)
8131 {
8132         unsigned long util, irq, scale;
8133         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8134
8135         scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
8136
8137         /*
8138          * Early check to see if IRQ/steal time saturates the CPU, can be
8139          * because of inaccuracies in how we track these -- see
8140          * update_irq_load_avg().
8141          */
8142         irq = cpu_util_irq(rq);
8143         if (unlikely(irq >= scale)) {
8144                 if (min)
8145                         *min = scale;
8146                 if (max)
8147                         *max = scale;
8148                 return scale;
8149         }
8150
8151         if (min) {
8152                 /*
8153                  * The minimum utilization returns the highest level between:
8154                  * - the computed DL bandwidth needed with the IRQ pressure which
8155                  *   steals time to the deadline task.
8156                  * - The minimum performance requirement for CFS and/or RT.
8157                  */
8158                 *min = max(irq + cpu_bw_dl(rq), uclamp_rq_get(rq, UCLAMP_MIN));
8159
8160                 /*
8161                  * When an RT task is runnable and uclamp is not used, we must
8162                  * ensure that the task will run at maximum compute capacity.
8163                  */
8164                 if (!uclamp_is_used() && rt_rq_is_runnable(&rq->rt))
8165                         *min = max(*min, scale);
8166         }
8167
8168         /*
8169          * Because the time spend on RT/DL tasks is visible as 'lost' time to
8170          * CFS tasks and we use the same metric to track the effective
8171          * utilization (PELT windows are synchronized) we can directly add them
8172          * to obtain the CPU's actual utilization.
8173          */
8174         util = util_cfs + cpu_util_rt(rq);
8175         util += cpu_util_dl(rq);
8176
8177         /*
8178          * The maximum hint is a soft bandwidth requirement, which can be lower
8179          * than the actual utilization because of uclamp_max requirements.
8180          */
8181         if (max)
8182                 *max = min(scale, uclamp_rq_get(rq, UCLAMP_MAX));
8183
8184         if (util >= scale)
8185                 return scale;
8186
8187         /*
8188          * There is still idle time; further improve the number by using the
8189          * IRQ metric. Because IRQ/steal time is hidden from the task clock we
8190          * need to scale the task numbers:
8191          *
8192          *              max - irq
8193          *   U' = irq + --------- * U
8194          *                 max
8195          */
8196         util = scale_irq_capacity(util, irq, scale);
8197         util += irq;
8198
8199         return min(scale, util);
8200 }
8201
8202 unsigned long sched_cpu_util(int cpu)
8203 {
8204         return effective_cpu_util(cpu, cpu_util_cfs(cpu), NULL, NULL);
8205 }
8206
8207 /*
8208  * energy_env - Utilization landscape for energy estimation.
8209  * @task_busy_time: Utilization contribution by the task for which we test the
8210  *                  placement. Given by eenv_task_busy_time().
8211  * @pd_busy_time:   Utilization of the whole perf domain without the task
8212  *                  contribution. Given by eenv_pd_busy_time().
8213  * @cpu_cap:        Maximum CPU capacity for the perf domain.
8214  * @pd_cap:         Entire perf domain capacity. (pd->nr_cpus * cpu_cap).
8215  */
8216 struct energy_env {
8217         unsigned long task_busy_time;
8218         unsigned long pd_busy_time;
8219         unsigned long cpu_cap;
8220         unsigned long pd_cap;
8221 };
8222
8223 /*
8224  * Compute the task busy time for compute_energy(). This time cannot be
8225  * injected directly into effective_cpu_util() because of the IRQ scaling.
8226  * The latter only makes sense with the most recent CPUs where the task has
8227  * run.
8228  */
8229 static inline void eenv_task_busy_time(struct energy_env *eenv,
8230                                        struct task_struct *p, int prev_cpu)
8231 {
8232         unsigned long busy_time, max_cap = arch_scale_cpu_capacity(prev_cpu);
8233         unsigned long irq = cpu_util_irq(cpu_rq(prev_cpu));
8234
8235         if (unlikely(irq >= max_cap))
8236                 busy_time = max_cap;
8237         else
8238                 busy_time = scale_irq_capacity(task_util_est(p), irq, max_cap);
8239
8240         eenv->task_busy_time = busy_time;
8241 }
8242
8243 /*
8244  * Compute the perf_domain (PD) busy time for compute_energy(). Based on the
8245  * utilization for each @pd_cpus, it however doesn't take into account
8246  * clamping since the ratio (utilization / cpu_capacity) is already enough to
8247  * scale the EM reported power consumption at the (eventually clamped)
8248  * cpu_capacity.
8249  *
8250  * The contribution of the task @p for which we want to estimate the
8251  * energy cost is removed (by cpu_util()) and must be calculated
8252  * separately (see eenv_task_busy_time). This ensures:
8253  *
8254  *   - A stable PD utilization, no matter which CPU of that PD we want to place
8255  *     the task on.
8256  *
8257  *   - A fair comparison between CPUs as the task contribution (task_util())
8258  *     will always be the same no matter which CPU utilization we rely on
8259  *     (util_avg or util_est).
8260  *
8261  * Set @eenv busy time for the PD that spans @pd_cpus. This busy time can't
8262  * exceed @eenv->pd_cap.
8263  */
8264 static inline void eenv_pd_busy_time(struct energy_env *eenv,
8265                                      struct cpumask *pd_cpus,
8266                                      struct task_struct *p)
8267 {
8268         unsigned long busy_time = 0;
8269         int cpu;
8270
8271         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
8272                 unsigned long util = cpu_util(cpu, p, -1, 0);
8273
8274                 busy_time += effective_cpu_util(cpu, util, NULL, NULL);
8275         }
8276
8277         eenv->pd_busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time);
8278 }
8279
8280 /*
8281  * Compute the maximum utilization for compute_energy() when the task @p
8282  * is placed on the cpu @dst_cpu.
8283  *
8284  * Returns the maximum utilization among @eenv->cpus. This utilization can't
8285  * exceed @eenv->cpu_cap.
8286  */
8287 static inline unsigned long
8288 eenv_pd_max_util(struct energy_env *eenv, struct cpumask *pd_cpus,
8289                  struct task_struct *p, int dst_cpu)
8290 {
8291         unsigned long max_util = 0;
8292         int cpu;
8293
8294         for_each_cpu(cpu, pd_cpus) {
8295                 struct task_struct *tsk = (cpu == dst_cpu) ? p : NULL;
8296                 unsigned long util = cpu_util(cpu, p, dst_cpu, 1);
8297                 unsigned long eff_util, min, max;
8298
8299                 /*
8300                  * Performance domain frequency: utilization clamping
8301                  * must be considered since it affects the selection
8302                  * of the performance domain frequency.
8303                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the min
8304                  * utilization can be max OPP.
8305                  */
8306                 eff_util = effective_cpu_util(cpu, util, &min, &max);
8307
8308                 /* Task's uclamp can modify min and max value */
8309                 if (tsk && uclamp_is_used()) {
8310                         min = max(min, uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN));
8311
8312                         /*
8313                          * If there is no active max uclamp constraint,
8314                          * directly use task's one, otherwise keep max.
8315                          */
8316                         if (uclamp_rq_is_idle(cpu_rq(cpu)))
8317                                 max = uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX);
8318                         else
8319                                 max = max(max, uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX));
8320                 }
8321
8322                 eff_util = sugov_effective_cpu_perf(cpu, eff_util, min, max);
8323                 max_util = max(max_util, eff_util);
8324         }
8325
8326         return min(max_util, eenv->cpu_cap);
8327 }
8328
8329 /*
8330  * compute_energy(): Use the Energy Model to estimate the energy that @pd would
8331  * consume for a given utilization landscape @eenv. When @dst_cpu < 0, the task
8332  * contribution is ignored.
8333  */
8334 static inline unsigned long
8335 compute_energy(struct energy_env *eenv, struct perf_domain *pd,
8336                struct cpumask *pd_cpus, struct task_struct *p, int dst_cpu)
8337 {
8338         unsigned long max_util = eenv_pd_max_util(eenv, pd_cpus, p, dst_cpu);
8339         unsigned long busy_time = eenv->pd_busy_time;
8340         unsigned long energy;
8341
8342         if (dst_cpu >= 0)
8343                 busy_time = min(eenv->pd_cap, busy_time + eenv->task_busy_time);
8344
8345         energy = em_cpu_energy(pd->em_pd, max_util, busy_time, eenv->cpu_cap);
8346
8347         trace_sched_compute_energy_tp(p, dst_cpu, energy, max_util, busy_time);
8348
8349         return energy;
8350 }
8351
8352 /*
8353  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
8354  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
8355  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
8356  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
8357  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
8358  *
8359  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
8360  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
8361  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
8362  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
8363  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
8364  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
8365  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
8366  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
8367  * the best candidates of the performance domain.
8368  *
8369  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
8370  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
8371  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
8372  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
8373  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
8374  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
8375  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
8376  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
8377  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
8378  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
8379  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
8380  *
8381  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
8382  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
8383  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
8384  * placed by sched_balance_find_dst_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
8385  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
8386  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
8387  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
8388  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
8389  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
8390  */
8391 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
8392 {
8393         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
8394         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
8395         unsigned long p_util_min = uclamp_is_used() ? uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MIN) : 0;
8396         unsigned long p_util_max = uclamp_is_used() ? uclamp_eff_value(p, UCLAMP_MAX) : 1024;
8397         struct root_domain *rd = this_rq()->rd;
8398         int cpu, best_energy_cpu, target = -1;
8399         int prev_fits = -1, best_fits = -1;
8400         unsigned long best_actual_cap = 0;
8401         unsigned long prev_actual_cap = 0;
8402         struct sched_domain *sd;
8403         struct perf_domain *pd;
8404         struct energy_env eenv;
8405
8406         rcu_read_lock();
8407         pd = rcu_dereference(rd->pd);
8408         if (!pd)
8409                 goto unlock;
8410
8411         /*
8412          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
8413          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
8414          */
8415         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
8416         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
8417                 sd = sd->parent;
8418         if (!sd)
8419                 goto unlock;
8420
8421         target = prev_cpu;
8422
8423         sync_entity_load_avg(&p->se);
8424         if (!task_util_est(p) && p_util_min == 0)
8425                 goto unlock;
8426
8427         eenv_task_busy_time(&eenv, p, prev_cpu);
8428
8429         for (; pd; pd = pd->next) {
8430                 unsigned long util_min = p_util_min, util_max = p_util_max;
8431                 unsigned long cpu_cap, cpu_actual_cap, util;
8432                 long prev_spare_cap = -1, max_spare_cap = -1;
8433                 unsigned long rq_util_min, rq_util_max;
8434                 unsigned long cur_delta, base_energy;
8435                 int max_spare_cap_cpu = -1;
8436                 int fits, max_fits = -1;
8437
8438                 cpumask_and(cpus, perf_domain_span(pd), cpu_online_mask);
8439
8440                 if (cpumask_empty(cpus))
8441                         continue;
8442
8443                 /* Account external pressure for the energy estimation */
8444                 cpu = cpumask_first(cpus);
8445                 cpu_actual_cap = get_actual_cpu_capacity(cpu);
8446
8447                 eenv.cpu_cap = cpu_actual_cap;
8448                 eenv.pd_cap = 0;
8449
8450                 for_each_cpu(cpu, cpus) {
8451                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8452
8453                         eenv.pd_cap += cpu_actual_cap;
8454
8455                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd)))
8456                                 continue;
8457
8458                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
8459                                 continue;
8460
8461                         util = cpu_util(cpu, p, cpu, 0);
8462                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
8463
8464                         /*
8465                          * Skip CPUs that cannot satisfy the capacity request.
8466                          * IOW, placing the task there would make the CPU
8467                          * overutilized. Take uclamp into account to see how
8468                          * much capacity we can get out of the CPU; this is
8469                          * aligned with sched_cpu_util().
8470                          */
8471                         if (uclamp_is_used() && !uclamp_rq_is_idle(rq)) {
8472                                 /*
8473                                  * Open code uclamp_rq_util_with() except for
8474                                  * the clamp() part. I.e.: apply max aggregation
8475                                  * only. util_fits_cpu() logic requires to
8476                                  * operate on non clamped util but must use the
8477                                  * max-aggregated uclamp_{min, max}.
8478                                  */
8479                                 rq_util_min = uclamp_rq_get(rq, UCLAMP_MIN);
8480                                 rq_util_max = uclamp_rq_get(rq, UCLAMP_MAX);
8481
8482                                 util_min = max(rq_util_min, p_util_min);
8483                                 util_max = max(rq_util_max, p_util_max);
8484                         }
8485
8486                         fits = util_fits_cpu(util, util_min, util_max, cpu);
8487                         if (!fits)
8488                                 continue;
8489
8490                         lsub_positive(&cpu_cap, util);
8491
8492                         if (cpu == prev_cpu) {
8493                                 /* Always use prev_cpu as a candidate. */
8494                                 prev_spare_cap = cpu_cap;
8495                                 prev_fits = fits;
8496                         } else if ((fits > max_fits) ||
8497                                    ((fits == max_fits) && ((long)cpu_cap > max_spare_cap))) {
8498                                 /*
8499                                  * Find the CPU with the maximum spare capacity
8500                                  * among the remaining CPUs in the performance
8501                                  * domain.
8502                                  */
8503                                 max_spare_cap = cpu_cap;
8504                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
8505                                 max_fits = fits;
8506                         }
8507                 }
8508
8509                 if (max_spare_cap_cpu < 0 && prev_spare_cap < 0)
8510                         continue;
8511
8512                 eenv_pd_busy_time(&eenv, cpus, p);
8513                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
8514                 base_energy = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p, -1);
8515
8516                 /* Evaluate the energy impact of using prev_cpu. */
8517                 if (prev_spare_cap > -1) {
8518                         prev_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
8519                                                     prev_cpu);
8520                         /* CPU utilization has changed */
8521                         if (prev_delta < base_energy)
8522                                 goto unlock;
8523                         prev_delta -= base_energy;
8524                         prev_actual_cap = cpu_actual_cap;
8525                         best_delta = min(best_delta, prev_delta);
8526                 }
8527
8528                 /* Evaluate the energy impact of using max_spare_cap_cpu. */
8529                 if (max_spare_cap_cpu >= 0 && max_spare_cap > prev_spare_cap) {
8530                         /* Current best energy cpu fits better */
8531                         if (max_fits < best_fits)
8532                                 continue;
8533
8534                         /*
8535                          * Both don't fit performance hint (i.e. uclamp_min)
8536                          * but best energy cpu has better capacity.
8537                          */
8538                         if ((max_fits < 0) &&
8539                             (cpu_actual_cap <= best_actual_cap))
8540                                 continue;
8541
8542                         cur_delta = compute_energy(&eenv, pd, cpus, p,
8543                                                    max_spare_cap_cpu);
8544                         /* CPU utilization has changed */
8545                         if (cur_delta < base_energy)
8546                                 goto unlock;
8547                         cur_delta -= base_energy;
8548
8549                         /*
8550                          * Both fit for the task but best energy cpu has lower
8551                          * energy impact.
8552                          */
8553                         if ((max_fits > 0) && (best_fits > 0) &&
8554                             (cur_delta >= best_delta))
8555                                 continue;
8556
8557                         best_delta = cur_delta;
8558                         best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
8559                         best_fits = max_fits;
8560                         best_actual_cap = cpu_actual_cap;
8561                 }
8562         }
8563         rcu_read_unlock();
8564
8565         if ((best_fits > prev_fits) ||
8566             ((best_fits > 0) && (best_delta < prev_delta)) ||
8567             ((best_fits < 0) && (best_actual_cap > prev_actual_cap)))
8568                 target = best_energy_cpu;
8569
8570         return target;
8571
8572 unlock:
8573         rcu_read_unlock();
8574
8575         return target;
8576 }
8577
8578 /*
8579  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
8580  * that have the relevant SD flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
8581  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
8582  *
8583  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
8584  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
8585  *
8586  * Returns the target CPU number.
8587  */
8588 static int
8589 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int wake_flags)
8590 {
8591         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
8592         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
8593         int cpu = smp_processor_id();
8594         int new_cpu = prev_cpu;
8595         int want_affine = 0;
8596         /* SD_flags and WF_flags share the first nibble */
8597         int sd_flag = wake_flags & 0xF;
8598
8599         /*
8600          * required for stable ->cpus_allowed
8601          */
8602         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
8603         if (wake_flags & WF_TTWU) {
8604                 record_wakee(p);
8605
8606                 if ((wake_flags & WF_CURRENT_CPU) &&
8607                     cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
8608                         return cpu;
8609
8610                 if (!is_rd_overutilized(this_rq()->rd)) {
8611                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
8612                         if (new_cpu >= 0)
8613                                 return new_cpu;
8614                         new_cpu = prev_cpu;
8615                 }
8616
8617                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
8618         }
8619
8620         rcu_read_lock();
8621         for_each_domain(cpu, tmp) {
8622                 /*
8623                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
8624                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
8625                  */
8626                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
8627                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
8628                         if (cpu != prev_cpu)
8629                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
8630
8631                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
8632                         break;
8633                 }
8634
8635                 /*
8636                  * Usually only true for WF_EXEC and WF_FORK, as sched_domains
8637                  * usually do not have SD_BALANCE_WAKE set. That means wakeup
8638                  * will usually go to the fast path.
8639                  */
8640                 if (tmp->flags & sd_flag)
8641                         sd = tmp;
8642                 else if (!want_affine)
8643                         break;
8644         }
8645
8646         if (unlikely(sd)) {
8647                 /* Slow path */
8648                 new_cpu = sched_balance_find_dst_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
8649         } else if (wake_flags & WF_TTWU) { /* XXX always ? */
8650                 /* Fast path */
8651                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
8652         }
8653         rcu_read_unlock();
8654
8655         return new_cpu;
8656 }
8657
8658 /*
8659  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
8660  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
8661  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
8662  */
8663 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
8664 {
8665         struct sched_entity *se = &p->se;
8666
8667         if (!task_on_rq_migrating(p)) {
8668                 remove_entity_load_avg(se);
8669
8670                 /*
8671                  * Here, the task's PELT values have been updated according to
8672                  * the current rq's clock. But if that clock hasn't been
8673                  * updated in a while, a substantial idle time will be missed,
8674                  * leading to an inflation after wake-up on the new rq.
8675                  *
8676                  * Estimate the missing time from the cfs_rq last_update_time
8677                  * and update sched_avg to improve the PELT continuity after
8678                  * migration.
8679                  */
8680                 migrate_se_pelt_lag(se);
8681         }
8682
8683         /* Tell new CPU we are migrated */
8684         se->avg.last_update_time = 0;
8685
8686         update_scan_period(p, new_cpu);
8687 }
8688
8689 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
8690 {
8691         struct sched_entity *se = &p->se;
8692
8693         if (se->sched_delayed) {
8694                 struct rq_flags rf;
8695                 struct rq *rq;
8696
8697                 rq = task_rq_lock(p, &rf);
8698                 if (se->sched_delayed) {
8699                         update_rq_clock(rq);
8700                         dequeue_entities(rq, se, DEQUEUE_SLEEP | DEQUEUE_DELAYED);
8701                 }
8702                 task_rq_unlock(rq, p, &rf);
8703         }
8704
8705         remove_entity_load_avg(se);
8706 }
8707
8708 /*
8709  * Set the max capacity the task is allowed to run at for misfit detection.
8710  */
8711 static void set_task_max_allowed_capacity(struct task_struct *p)
8712 {
8713         struct asym_cap_data *entry;
8714
8715         if (!sched_asym_cpucap_active())
8716                 return;
8717
8718         rcu_read_lock();
8719         list_for_each_entry_rcu(entry, &asym_cap_list, link) {
8720                 cpumask_t *cpumask;
8721
8722                 cpumask = cpu_capacity_span(entry);
8723                 if (!cpumask_intersects(p->cpus_ptr, cpumask))
8724                         continue;
8725
8726                 p->max_allowed_capacity = entry->capacity;
8727                 break;
8728         }
8729         rcu_read_unlock();
8730 }
8731
8732 static void set_cpus_allowed_fair(struct task_struct *p, struct affinity_context *ctx)
8733 {
8734         set_cpus_allowed_common(p, ctx);
8735         set_task_max_allowed_capacity(p);
8736 }
8737
8738 static int
8739 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
8740 {
8741         if (sched_fair_runnable(rq))
8742                 return 1;
8743
8744         return sched_balance_newidle(rq, rf) != 0;
8745 }
8746 #else
8747 static inline void set_task_max_allowed_capacity(struct task_struct *p) {}
8748 #endif /* CONFIG_SMP */
8749
8750 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
8751 {
8752         for_each_sched_entity(se) {
8753                 if (WARN_ON_ONCE(!se->on_rq))
8754                         return;
8755                 if (se_is_idle(se))
8756                         return;
8757                 cfs_rq_of(se)->next = se;
8758         }
8759 }
8760
8761 /*
8762  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
8763  */
8764 static void check_preempt_wakeup_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
8765 {
8766         struct task_struct *donor = rq->donor;
8767         struct sched_entity *se = &donor->se, *pse = &p->se;
8768         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(donor);
8769         int cse_is_idle, pse_is_idle;
8770
8771         if (unlikely(se == pse))
8772                 return;
8773
8774         /*
8775          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
8776          * unconditionally wakeup_preempt() after an enqueue (which may have
8777          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
8778          * next-buddy nomination below.
8779          */
8780         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
8781                 return;
8782
8783         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && !(wake_flags & WF_FORK) && !pse->sched_delayed) {
8784                 set_next_buddy(pse);
8785         }
8786
8787         /*
8788          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
8789          * wake up path.
8790          *
8791          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
8792          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
8793          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
8794          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
8795          * below.
8796          */
8797         if (test_tsk_need_resched(rq->curr))
8798                 return;
8799
8800         if (!sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
8801                 return;
8802
8803         find_matching_se(&se, &pse);
8804         WARN_ON_ONCE(!pse);
8805
8806         cse_is_idle = se_is_idle(se);
8807         pse_is_idle = se_is_idle(pse);
8808
8809         /*
8810          * Preempt an idle entity in favor of a non-idle entity (and don't preempt
8811          * in the inverse case).
8812          */
8813         if (cse_is_idle && !pse_is_idle) {
8814                 /*
8815                  * When non-idle entity preempt an idle entity,
8816                  * don't give idle entity slice protection.
8817                  */
8818                 cancel_protect_slice(se);
8819                 goto preempt;
8820         }
8821
8822         if (cse_is_idle != pse_is_idle)
8823                 return;
8824
8825         /*
8826          * BATCH and IDLE tasks do not preempt others.
8827          */
8828         if (unlikely(!normal_policy(p->policy)))
8829                 return;
8830
8831         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8832         update_curr(cfs_rq);
8833         /*
8834          * If @p has a shorter slice than current and @p is eligible, override
8835          * current's slice protection in order to allow preemption.
8836          *
8837          * Note that even if @p does not turn out to be the most eligible
8838          * task at this moment, current's slice protection will be lost.
8839          */
8840         if (do_preempt_short(cfs_rq, pse, se))
8841                 cancel_protect_slice(se);
8842
8843         /*
8844          * If @p has become the most eligible task, force preemption.
8845          */
8846         if (pick_eevdf(cfs_rq) == pse)
8847                 goto preempt;
8848
8849         return;
8850
8851 preempt:
8852         resched_curr_lazy(rq);
8853 }
8854
8855 static struct task_struct *pick_task_fair(struct rq *rq)
8856 {
8857         struct sched_entity *se;
8858         struct cfs_rq *cfs_rq;
8859
8860 again:
8861         cfs_rq = &rq->cfs;
8862         if (!cfs_rq->nr_queued)
8863                 return NULL;
8864
8865         do {
8866                 /* Might not have done put_prev_entity() */
8867                 if (cfs_rq->curr && cfs_rq->curr->on_rq)
8868                         update_curr(cfs_rq);
8869
8870                 if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
8871                         goto again;
8872
8873                 se = pick_next_entity(rq, cfs_rq);
8874                 if (!se)
8875                         goto again;
8876                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
8877         } while (cfs_rq);
8878
8879         return task_of(se);
8880 }
8881
8882 static void __set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first);
8883 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first);
8884
8885 struct task_struct *
8886 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
8887 {
8888         struct sched_entity *se;
8889         struct task_struct *p;
8890         int new_tasks;
8891
8892 again:
8893         p = pick_task_fair(rq);
8894         if (!p)
8895                 goto idle;
8896         se = &p->se;
8897
8898 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8899         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
8900                 goto simple;
8901
8902         __put_prev_set_next_dl_server(rq, prev, p);
8903
8904         /*
8905          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
8906          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
8907          *
8908          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
8909          * hierarchy, only change the part that actually changes.
8910          *
8911          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
8912          * is a different task than we started out with, try and touch the
8913          * least amount of cfs_rqs.
8914          */
8915         if (prev != p) {
8916                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
8917                 struct cfs_rq *cfs_rq;
8918
8919                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
8920                         int se_depth = se->depth;
8921                         int pse_depth = pse->depth;
8922
8923                         if (se_depth <= pse_depth) {
8924                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
8925                                 pse = parent_entity(pse);
8926                         }
8927                         if (se_depth >= pse_depth) {
8928                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
8929                                 se = parent_entity(se);
8930                         }
8931                 }
8932
8933                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
8934                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8935
8936                 __set_next_task_fair(rq, p, true);
8937         }
8938
8939         return p;
8940
8941 simple:
8942 #endif
8943         put_prev_set_next_task(rq, prev, p);
8944         return p;
8945
8946 idle:
8947         if (!rf)
8948                 return NULL;
8949
8950         new_tasks = sched_balance_newidle(rq, rf);
8951
8952         /*
8953          * Because sched_balance_newidle() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
8954          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
8955          * must re-start the pick_next_entity() loop.
8956          */
8957         if (new_tasks < 0)
8958                 return RETRY_TASK;
8959
8960         if (new_tasks > 0)
8961                 goto again;
8962
8963         /*
8964          * rq is about to be idle, check if we need to update the
8965          * lost_idle_time of clock_pelt
8966          */
8967         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
8968
8969         return NULL;
8970 }
8971
8972 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
8973 {
8974         return pick_next_task_fair(rq, prev, NULL);
8975 }
8976
8977 static bool fair_server_has_tasks(struct sched_dl_entity *dl_se)
8978 {
8979         return !!dl_se->rq->cfs.nr_queued;
8980 }
8981
8982 static struct task_struct *fair_server_pick_task(struct sched_dl_entity *dl_se)
8983 {
8984         return pick_task_fair(dl_se->rq);
8985 }
8986
8987 void fair_server_init(struct rq *rq)
8988 {
8989         struct sched_dl_entity *dl_se = &rq->fair_server;
8990
8991         init_dl_entity(dl_se);
8992
8993         dl_server_init(dl_se, rq, fair_server_has_tasks, fair_server_pick_task);
8994 }
8995
8996 /*
8997  * Account for a descheduled task:
8998  */
8999 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct task_struct *next)
9000 {
9001         struct sched_entity *se = &prev->se;
9002         struct cfs_rq *cfs_rq;
9003
9004         for_each_sched_entity(se) {
9005                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9006                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
9007         }
9008 }
9009
9010 /*
9011  * sched_yield() is very simple
9012  */
9013 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
9014 {
9015         struct task_struct *curr = rq->curr;
9016         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
9017         struct sched_entity *se = &curr->se;
9018
9019         /*
9020          * Are we the only task in the tree?
9021          */
9022         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
9023                 return;
9024
9025         clear_buddies(cfs_rq, se);
9026
9027         update_rq_clock(rq);
9028         /*
9029          * Update run-time statistics of the 'current'.
9030          */
9031         update_curr(cfs_rq);
9032         /*
9033          * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
9034          * so we don't do microscopic update in schedule()
9035          * and double the fastpath cost.
9036          */
9037         rq_clock_skip_update(rq);
9038
9039         se->deadline += calc_delta_fair(se->slice, se);
9040 }
9041
9042 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9043 {
9044         struct sched_entity *se = &p->se;
9045
9046         /* throttled hierarchies are not runnable */
9047         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
9048                 return false;
9049
9050         /* Tell the scheduler that we'd really like se to run next. */
9051         set_next_buddy(se);
9052
9053         yield_task_fair(rq);
9054
9055         return true;
9056 }
9057
9058 #ifdef CONFIG_SMP
9059 /**************************************************
9060  * Fair scheduling class load-balancing methods.
9061  *
9062  * BASICS
9063  *
9064  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
9065  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
9066  * time to each task. This is expressed in the following equation:
9067  *
9068  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
9069  *
9070  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
9071  * W_i,0 is defined as:
9072  *
9073  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
9074  *
9075  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
9076  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
9077  *
9078  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
9079  * weight:
9080  *
9081  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
9082  *
9083  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
9084  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
9085  * can also include other factors [XXX].
9086  *
9087  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
9088  * directly from (1):
9089  *
9090  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
9091  *
9092  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
9093  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
9094  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
9095  *
9096  * [XXX expand on:
9097  *     - infeasible weights;
9098  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
9099  *
9100  *
9101  * SCHED DOMAINS
9102  *
9103  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
9104  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
9105  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
9106  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
9107  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
9108  * of load-balance at each level inversely proportional to the number of CPUs in
9109  * the groups.
9110  *
9111  * This yields:
9112  *
9113  *     log_2 n     1     n
9114  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
9115  *     i = 0      2^i   2^i
9116  *                               `- size of each group
9117  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
9118  *         |         `- freq
9119  *         `- sum over all levels
9120  *
9121  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
9122  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
9123  *
9124  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
9125  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
9126  *
9127  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
9128  *
9129  *             log_2 n
9130  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
9131  *             k = 0
9132  *
9133  * And you'll find that:
9134  *
9135  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
9136  *
9137  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
9138  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
9139  * of:
9140  *
9141  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
9142  *
9143  *
9144  * WORK CONSERVING
9145  *
9146  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
9147  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
9148  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
9149  *
9150  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
9151  * time.
9152  *
9153  * [XXX more?]
9154  *
9155  *
9156  * CGROUPS
9157  *
9158  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
9159  *
9160  *                                s_k,i
9161  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
9162  *                                 S_k
9163  *
9164  * Where
9165  *
9166  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
9167  *
9168  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
9169  *
9170  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
9171  * property.
9172  *
9173  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
9174  *      rewrite all of this once again.]
9175  */
9176
9177 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
9178
9179 enum fbq_type { regular, remote, all };
9180
9181 /*
9182  * 'group_type' describes the group of CPUs at the moment of load balancing.
9183  *
9184  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
9185  * first so the group_type can simply be compared when selecting the busiest
9186  * group. See update_sd_pick_busiest().
9187  */
9188 enum group_type {
9189         /* The group has spare capacity that can be used to run more tasks.  */
9190         group_has_spare = 0,
9191         /*
9192          * The group is fully used and the tasks don't compete for more CPU
9193          * cycles. Nevertheless, some tasks might wait before running.
9194          */
9195         group_fully_busy,
9196         /*
9197          * One task doesn't fit with CPU's capacity and must be migrated to a
9198          * more powerful CPU.
9199          */
9200         group_misfit_task,
9201         /*
9202          * Balance SMT group that's fully busy. Can benefit from migration
9203          * a task on SMT with busy sibling to another CPU on idle core.
9204          */
9205         group_smt_balance,
9206         /*
9207          * SD_ASYM_PACKING only: One local CPU with higher capacity is available,
9208          * and the task should be migrated to it instead of running on the
9209          * current CPU.
9210          */
9211         group_asym_packing,
9212         /*
9213          * The tasks' affinity constraints previously prevented the scheduler
9214          * from balancing the load across the system.
9215          */
9216         group_imbalanced,
9217         /*
9218          * The CPU is overloaded and can't provide expected CPU cycles to all
9219          * tasks.
9220          */
9221         group_overloaded
9222 };
9223
9224 enum migration_type {
9225         migrate_load = 0,
9226         migrate_util,
9227         migrate_task,
9228         migrate_misfit
9229 };
9230
9231 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
9232 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
9233 #define LBF_DST_PINNED  0x04
9234 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
9235 #define LBF_ACTIVE_LB   0x10
9236
9237 struct lb_env {
9238         struct sched_domain     *sd;
9239
9240         struct rq               *src_rq;
9241         int                     src_cpu;
9242
9243         int                     dst_cpu;
9244         struct rq               *dst_rq;
9245
9246         struct cpumask          *dst_grpmask;
9247         int                     new_dst_cpu;
9248         enum cpu_idle_type      idle;
9249         long                    imbalance;
9250         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
9251         struct cpumask          *cpus;
9252
9253         unsigned int            flags;
9254
9255         unsigned int            loop;
9256         unsigned int            loop_break;
9257         unsigned int            loop_max;
9258
9259         enum fbq_type           fbq_type;
9260         enum migration_type     migration_type;
9261         struct list_head        tasks;
9262 };
9263
9264 /*
9265  * Is this task likely cache-hot:
9266  */
9267 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
9268 {
9269         s64 delta;
9270
9271         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
9272
9273         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
9274                 return 0;
9275
9276         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
9277                 return 0;
9278
9279         /* SMT siblings share cache */
9280         if (env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
9281                 return 0;
9282
9283         /*
9284          * Buddy candidates are cache hot:
9285          */
9286         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
9287             (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next))
9288                 return 1;
9289
9290         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
9291                 return 1;
9292
9293         /*
9294          * Don't migrate task if the task's cookie does not match
9295          * with the destination CPU's core cookie.
9296          */
9297         if (!sched_core_cookie_match(cpu_rq(env->dst_cpu), p))
9298                 return 1;
9299
9300         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
9301                 return 0;
9302
9303         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
9304
9305         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
9306 }
9307
9308 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9309 /*
9310  * Returns a positive value, if task migration degrades locality.
9311  * Returns 0, if task migration is not affected by locality.
9312  * Returns a negative value, if task migration improves locality i.e migration preferred.
9313  */
9314 static long migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
9315 {
9316         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
9317         unsigned long src_weight, dst_weight;
9318         int src_nid, dst_nid, dist;
9319
9320         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
9321                 return 0;
9322
9323         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
9324                 return 0;
9325
9326         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
9327         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
9328
9329         if (src_nid == dst_nid)
9330                 return 0;
9331
9332         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
9333         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
9334                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
9335                         return 1;
9336                 else
9337                         return 0;
9338         }
9339
9340         /* Encourage migration to the preferred node. */
9341         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
9342                 return -1;
9343
9344         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
9345         if (env->idle == CPU_IDLE)
9346                 return 0;
9347
9348         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
9349         if (numa_group) {
9350                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
9351                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
9352         } else {
9353                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
9354                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
9355         }
9356
9357         return src_weight - dst_weight;
9358 }
9359
9360 #else
9361 static inline long migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
9362                                              struct lb_env *env)
9363 {
9364         return 0;
9365 }
9366 #endif
9367
9368 /*
9369  * Check whether the task is ineligible on the destination cpu
9370  *
9371  * When the PLACE_LAG scheduling feature is enabled and
9372  * dst_cfs_rq->nr_queued is greater than 1, if the task
9373  * is ineligible, it will also be ineligible when
9374  * it is migrated to the destination cpu.
9375  */
9376 static inline int task_is_ineligible_on_dst_cpu(struct task_struct *p, int dest_cpu)
9377 {
9378         struct cfs_rq *dst_cfs_rq;
9379
9380 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9381         dst_cfs_rq = task_group(p)->cfs_rq[dest_cpu];
9382 #else
9383         dst_cfs_rq = &cpu_rq(dest_cpu)->cfs;
9384 #endif
9385         if (sched_feat(PLACE_LAG) && dst_cfs_rq->nr_queued &&
9386             !entity_eligible(task_cfs_rq(p), &p->se))
9387                 return 1;
9388
9389         return 0;
9390 }
9391
9392 /*
9393  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
9394  */
9395 static
9396 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
9397 {
9398         long degrades, hot;
9399
9400         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
9401         if (p->sched_task_hot)
9402                 p->sched_task_hot = 0;
9403
9404         /*
9405          * We do not migrate tasks that are:
9406          * 1) delayed dequeued unless we migrate load, or
9407          * 2) throttled_lb_pair, or
9408          * 3) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
9409          * 4) running (obviously), or
9410          * 5) are cache-hot on their current CPU.
9411          */
9412         if ((p->se.sched_delayed) && (env->migration_type != migrate_load))
9413                 return 0;
9414
9415         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
9416                 return 0;
9417
9418         /*
9419          * We want to prioritize the migration of eligible tasks.
9420          * For ineligible tasks we soft-limit them and only allow
9421          * them to migrate when nr_balance_failed is non-zero to
9422          * avoid load-balancing trying very hard to balance the load.
9423          */
9424         if (!env->sd->nr_balance_failed &&
9425             task_is_ineligible_on_dst_cpu(p, env->dst_cpu))
9426                 return 0;
9427
9428         /* Disregard percpu kthreads; they are where they need to be. */
9429         if (kthread_is_per_cpu(p))
9430                 return 0;
9431
9432         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
9433                 int cpu;
9434
9435                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_affine);
9436
9437                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
9438
9439                 /*
9440                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
9441                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
9442                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
9443                  *
9444                  * Avoid computing new_dst_cpu
9445                  * - for NEWLY_IDLE
9446                  * - if we have already computed one in current iteration
9447                  * - if it's an active balance
9448                  */
9449                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
9450                     env->flags & (LBF_DST_PINNED | LBF_ACTIVE_LB))
9451                         return 0;
9452
9453                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
9454                 cpu = cpumask_first_and_and(env->dst_grpmask, env->cpus, p->cpus_ptr);
9455
9456                 if (cpu < nr_cpu_ids) {
9457                         env->flags |= LBF_DST_PINNED;
9458                         env->new_dst_cpu = cpu;
9459                 }
9460
9461                 return 0;
9462         }
9463
9464         /* Record that we found at least one task that could run on dst_cpu */
9465         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
9466
9467         if (task_on_cpu(env->src_rq, p)) {
9468                 schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_running);
9469                 return 0;
9470         }
9471
9472         /*
9473          * Aggressive migration if:
9474          * 1) active balance
9475          * 2) destination numa is preferred
9476          * 3) task is cache cold, or
9477          * 4) too many balance attempts have failed.
9478          */
9479         if (env->flags & LBF_ACTIVE_LB)
9480                 return 1;
9481
9482         degrades = migrate_degrades_locality(p, env);
9483         if (!degrades)
9484                 hot = task_hot(p, env);
9485         else
9486                 hot = degrades > 0;
9487
9488         if (!hot || env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
9489                 if (hot)
9490                         p->sched_task_hot = 1;
9491                 return 1;
9492         }
9493
9494         schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_hot);
9495         return 0;
9496 }
9497
9498 /*
9499  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
9500  */
9501 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
9502 {
9503         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
9504
9505         if (p->sched_task_hot) {
9506                 p->sched_task_hot = 0;
9507                 schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
9508                 schedstat_inc(p->stats.nr_forced_migrations);
9509         }
9510
9511         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
9512         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
9513 }
9514
9515 /*
9516  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
9517  * part of active balancing operations within "domain".
9518  *
9519  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
9520  */
9521 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
9522 {
9523         struct task_struct *p;
9524
9525         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
9526
9527         list_for_each_entry_reverse(p,
9528                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
9529                 if (!can_migrate_task(p, env))
9530                         continue;
9531
9532                 detach_task(p, env);
9533
9534                 /*
9535                  * Right now, this is only the second place where
9536                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
9537                  * so we can safely collect stats here rather than
9538                  * inside detach_tasks().
9539                  */
9540                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
9541                 return p;
9542         }
9543         return NULL;
9544 }
9545
9546 /*
9547  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
9548  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
9549  *
9550  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
9551  */
9552 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
9553 {
9554         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
9555         unsigned long util, load;
9556         struct task_struct *p;
9557         int detached = 0;
9558
9559         lockdep_assert_rq_held(env->src_rq);
9560
9561         /*
9562          * Source run queue has been emptied by another CPU, clear
9563          * LBF_ALL_PINNED flag as we will not test any task.
9564          */
9565         if (env->src_rq->nr_running <= 1) {
9566                 env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
9567                 return 0;
9568         }
9569
9570         if (env->imbalance <= 0)
9571                 return 0;
9572
9573         while (!list_empty(tasks)) {
9574                 /*
9575                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
9576                  * which could at worst lead to a livelock crash.
9577                  */
9578                 if (env->idle && env->src_rq->nr_running <= 1)
9579                         break;
9580
9581                 env->loop++;
9582                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
9583                 if (env->loop > env->loop_max)
9584                         break;
9585
9586                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
9587                 if (env->loop > env->loop_break) {
9588                         env->loop_break += SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
9589                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
9590                         break;
9591                 }
9592
9593                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
9594
9595                 if (!can_migrate_task(p, env))
9596                         goto next;
9597
9598                 switch (env->migration_type) {
9599                 case migrate_load:
9600                         /*
9601                          * Depending of the number of CPUs and tasks and the
9602                          * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
9603                          * value. Make sure that env->imbalance decreases
9604                          * otherwise detach_tasks() will stop only after
9605                          * detaching up to loop_max tasks.
9606                          */
9607                         load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
9608
9609                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
9610                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
9611                                 goto next;
9612
9613                         /*
9614                          * Make sure that we don't migrate too much load.
9615                          * Nevertheless, let relax the constraint if
9616                          * scheduler fails to find a good waiting task to
9617                          * migrate.
9618                          */
9619                         if (shr_bound(load, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
9620                                 goto next;
9621
9622                         env->imbalance -= load;
9623                         break;
9624
9625                 case migrate_util:
9626                         util = task_util_est(p);
9627
9628                         if (shr_bound(util, env->sd->nr_balance_failed) > env->imbalance)
9629                                 goto next;
9630
9631                         env->imbalance -= util;
9632                         break;
9633
9634                 case migrate_task:
9635                         env->imbalance--;
9636                         break;
9637
9638                 case migrate_misfit:
9639                         /* This is not a misfit task */
9640                         if (task_fits_cpu(p, env->src_cpu))
9641                                 goto next;
9642
9643                         env->imbalance = 0;
9644                         break;
9645                 }
9646
9647                 detach_task(p, env);
9648                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
9649
9650                 detached++;
9651
9652 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
9653                 /*
9654                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
9655                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
9656                  * the critical section.
9657                  */
9658                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9659                         break;
9660 #endif
9661
9662                 /*
9663                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
9664                  * load/util/tasks.
9665                  */
9666                 if (env->imbalance <= 0)
9667                         break;
9668
9669                 continue;
9670 next:
9671                 if (p->sched_task_hot)
9672                         schedstat_inc(p->stats.nr_failed_migrations_hot);
9673
9674                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
9675         }
9676
9677         /*
9678          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
9679          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
9680          * than inside detach_one_task().
9681          */
9682         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
9683
9684         return detached;
9685 }
9686
9687 /*
9688  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
9689  */
9690 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9691 {
9692         lockdep_assert_rq_held(rq);
9693
9694         WARN_ON_ONCE(task_rq(p) != rq);
9695         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
9696         wakeup_preempt(rq, p, 0);
9697 }
9698
9699 /*
9700  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
9701  * its new rq.
9702  */
9703 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9704 {
9705         struct rq_flags rf;
9706
9707         rq_lock(rq, &rf);
9708         update_rq_clock(rq);
9709         attach_task(rq, p);
9710         rq_unlock(rq, &rf);
9711 }
9712
9713 /*
9714  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
9715  * new rq.
9716  */
9717 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
9718 {
9719         struct list_head *tasks = &env->tasks;
9720         struct task_struct *p;
9721         struct rq_flags rf;
9722
9723         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
9724         update_rq_clock(env->dst_rq);
9725
9726         while (!list_empty(tasks)) {
9727                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
9728                 list_del_init(&p->se.group_node);
9729
9730                 attach_task(env->dst_rq, p);
9731         }
9732
9733         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
9734 }
9735
9736 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9737 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
9738 {
9739         if (cfs_rq->avg.load_avg)
9740                 return true;
9741
9742         if (cfs_rq->avg.util_avg)
9743                 return true;
9744
9745         return false;
9746 }
9747
9748 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
9749 {
9750         if (cpu_util_rt(rq))
9751                 return true;
9752
9753         if (cpu_util_dl(rq))
9754                 return true;
9755
9756         if (hw_load_avg(rq))
9757                 return true;
9758
9759         if (cpu_util_irq(rq))
9760                 return true;
9761
9762         return false;
9763 }
9764
9765 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq)
9766 {
9767         WRITE_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick, jiffies);
9768 }
9769
9770 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
9771 {
9772         if (!has_blocked)
9773                 rq->has_blocked_load = 0;
9774 }
9775 #else
9776 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
9777 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
9778 static inline void update_blocked_load_tick(struct rq *rq) {}
9779 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
9780 #endif
9781
9782 static bool __update_blocked_others(struct rq *rq, bool *done)
9783 {
9784         bool updated;
9785
9786         /*
9787          * update_load_avg() can call cpufreq_update_util(). Make sure that RT,
9788          * DL and IRQ signals have been updated before updating CFS.
9789          */
9790         updated = update_other_load_avgs(rq);
9791
9792         if (others_have_blocked(rq))
9793                 *done = false;
9794
9795         return updated;
9796 }
9797
9798 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9799
9800 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
9801 {
9802         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
9803         bool decayed = false;
9804         int cpu = cpu_of(rq);
9805
9806         /*
9807          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
9808          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
9809          */
9810         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
9811                 struct sched_entity *se;
9812
9813                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq)) {
9814                         update_tg_load_avg(cfs_rq);
9815
9816                         if (cfs_rq->nr_queued == 0)
9817                                 update_idle_cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
9818
9819                         if (cfs_rq == &rq->cfs)
9820                                 decayed = true;
9821                 }
9822
9823                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
9824                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
9825                 if (se && !skip_blocked_update(se))
9826                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
9827
9828                 /*
9829                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
9830                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
9831                  */
9832                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
9833                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
9834
9835                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
9836                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
9837                         *done = false;
9838         }
9839
9840         return decayed;
9841 }
9842
9843 /*
9844  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
9845  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
9846  * group is a fraction of its parents load.
9847  */
9848 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
9849 {
9850         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
9851         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
9852         unsigned long now = jiffies;
9853         unsigned long load;
9854
9855         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
9856                 return;
9857
9858         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
9859         for_each_sched_entity(se) {
9860                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9861                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
9862                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
9863                         break;
9864         }
9865
9866         if (!se) {
9867                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
9868                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
9869         }
9870
9871         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
9872                 load = cfs_rq->h_load;
9873                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
9874                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
9875                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
9876                 cfs_rq->h_load = load;
9877                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
9878         }
9879 }
9880
9881 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
9882 {
9883         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
9884
9885         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
9886         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
9887                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
9888 }
9889 #else
9890 static bool __update_blocked_fair(struct rq *rq, bool *done)
9891 {
9892         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
9893         bool decayed;
9894
9895         decayed = update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
9896         if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
9897                 *done = false;
9898
9899         return decayed;
9900 }
9901
9902 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
9903 {
9904         return p->se.avg.load_avg;
9905 }
9906 #endif
9907
9908 static void sched_balance_update_blocked_averages(int cpu)
9909 {
9910         bool decayed = false, done = true;
9911         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9912         struct rq_flags rf;
9913
9914         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9915         update_blocked_load_tick(rq);
9916         update_rq_clock(rq);
9917
9918         decayed |= __update_blocked_others(rq, &done);
9919         decayed |= __update_blocked_fair(rq, &done);
9920
9921         update_blocked_load_status(rq, !done);
9922         if (decayed)
9923                 cpufreq_update_util(rq, 0);
9924         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9925 }
9926
9927 /********** Helpers for sched_balance_find_src_group ************************/
9928
9929 /*
9930  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load-balancing:
9931  */
9932 struct sg_lb_stats {
9933         unsigned long avg_load;                 /* Avg load            over the CPUs of the group */
9934         unsigned long group_load;               /* Total load          over the CPUs of the group */
9935         unsigned long group_capacity;           /* Capacity            over the CPUs of the group */
9936         unsigned long group_util;               /* Total utilization   over the CPUs of the group */
9937         unsigned long group_runnable;           /* Total runnable time over the CPUs of the group */
9938         unsigned int sum_nr_running;            /* Nr of all tasks running in the group */
9939         unsigned int sum_h_nr_running;          /* Nr of CFS tasks running in the group */
9940         unsigned int idle_cpus;                 /* Nr of idle CPUs         in the group */
9941         unsigned int group_weight;
9942         enum group_type group_type;
9943         unsigned int group_asym_packing;        /* Tasks should be moved to preferred CPU */
9944         unsigned int group_smt_balance;         /* Task on busy SMT be moved */
9945         unsigned long group_misfit_task_load;   /* A CPU has a task too big for its capacity */
9946 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9947         unsigned int nr_numa_running;
9948         unsigned int nr_preferred_running;
9949 #endif
9950 };
9951
9952 /*
9953  * sd_lb_stats - stats of a sched_domain required for load-balancing:
9954  */
9955 struct sd_lb_stats {
9956         struct sched_group *busiest;            /* Busiest group in this sd */
9957         struct sched_group *local;              /* Local group in this sd */
9958         unsigned long total_load;               /* Total load of all groups in sd */
9959         unsigned long total_capacity;           /* Total capacity of all groups in sd */
9960         unsigned long avg_load;                 /* Average load across all groups in sd */
9961         unsigned int prefer_sibling;            /* Tasks should go to sibling first */
9962
9963         struct sg_lb_stats busiest_stat;        /* Statistics of the busiest group */
9964         struct sg_lb_stats local_stat;          /* Statistics of the local group */
9965 };
9966
9967 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
9968 {
9969         /*
9970          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
9971          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
9972          * We must however set busiest_stat::group_type and
9973          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
9974          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
9975          */
9976         *sds = (struct sd_lb_stats){
9977                 .busiest = NULL,
9978                 .local = NULL,
9979                 .total_load = 0UL,
9980                 .total_capacity = 0UL,
9981                 .busiest_stat = {
9982                         .idle_cpus = UINT_MAX,
9983                         .group_type = group_has_spare,
9984                 },
9985         };
9986 }
9987
9988 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
9989 {
9990         unsigned long max = get_actual_cpu_capacity(cpu);
9991         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9992         unsigned long used, free;
9993         unsigned long irq;
9994
9995         irq = cpu_util_irq(rq);
9996
9997         if (unlikely(irq >= max))
9998                 return 1;
9999
10000         /*
10001          * avg_rt.util_avg and avg_dl.util_avg track binary signals
10002          * (running and not running) with weights 0 and 1024 respectively.
10003          */
10004         used = cpu_util_rt(rq);
10005         used += cpu_util_dl(rq);
10006
10007         if (unlikely(used >= max))
10008                 return 1;
10009
10010         free = max - used;
10011
10012         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
10013 }
10014
10015 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
10016 {
10017         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(cpu);
10018         struct sched_group *sdg = sd->groups;
10019
10020         if (!capacity)
10021                 capacity = 1;
10022
10023         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
10024         trace_sched_cpu_capacity_tp(cpu_rq(cpu));
10025
10026         sdg->sgc->capacity = capacity;
10027         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
10028         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
10029 }
10030
10031 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
10032 {
10033         struct sched_domain *child = sd->child;
10034         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
10035         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
10036         unsigned long interval;
10037
10038         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
10039         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
10040         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
10041
10042         if (!child) {
10043                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
10044                 return;
10045         }
10046
10047         capacity = 0;
10048         min_capacity = ULONG_MAX;
10049         max_capacity = 0;
10050
10051         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
10052                 /*
10053                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
10054                  * span the current group.
10055                  */
10056
10057                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
10058                         unsigned long cpu_cap = capacity_of(cpu);
10059
10060                         capacity += cpu_cap;
10061                         min_capacity = min(cpu_cap, min_capacity);
10062                         max_capacity = max(cpu_cap, max_capacity);
10063                 }
10064         } else  {
10065                 /*
10066                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
10067                  * span the current group.
10068                  */
10069
10070                 group = child->groups;
10071                 do {
10072                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
10073
10074                         capacity += sgc->capacity;
10075                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
10076                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
10077                         group = group->next;
10078                 } while (group != child->groups);
10079         }
10080
10081         sdg->sgc->capacity = capacity;
10082         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
10083         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
10084 }
10085
10086 /*
10087  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
10088  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
10089  * Return true is the capacity is reduced
10090  */
10091 static inline int
10092 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
10093 {
10094         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
10095                                 (arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq)) * 100));
10096 }
10097
10098 /* Check if the rq has a misfit task */
10099 static inline bool check_misfit_status(struct rq *rq)
10100 {
10101         return rq->misfit_task_load;
10102 }
10103
10104 /*
10105  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
10106  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
10107  *
10108  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
10109  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
10110  * Something like:
10111  *
10112  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
10113  *              *     * * *
10114  *
10115  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
10116  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
10117  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
10118  *
10119  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
10120  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
10121  * moving tasks due to affinity constraints.
10122  *
10123  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
10124  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
10125  * sched_balance_find_src_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
10126  * to create an effective group imbalance.
10127  *
10128  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
10129  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
10130  * subtle and fragile situation.
10131  */
10132
10133 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
10134 {
10135         return group->sgc->imbalance;
10136 }
10137
10138 /*
10139  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
10140  * be used by some tasks.
10141  * We consider that a group has spare capacity if the number of task is
10142  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
10143  * available capacity for CFS tasks.
10144  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
10145  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
10146  * capacity in meaningful for the load balancer.
10147  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
10148  * any benefit for the load balance.
10149  */
10150 static inline bool
10151 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
10152 {
10153         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
10154                 return true;
10155
10156         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
10157                         (sgs->group_runnable * 100))
10158                 return false;
10159
10160         if ((sgs->group_capacity * 100) >
10161                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
10162                 return true;
10163
10164         return false;
10165 }
10166
10167 /*
10168  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
10169  *  handle.
10170  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
10171  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
10172  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
10173  *  false.
10174  */
10175 static inline bool
10176 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
10177 {
10178         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
10179                 return false;
10180
10181         if ((sgs->group_capacity * 100) <
10182                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
10183                 return true;
10184
10185         if ((sgs->group_capacity * imbalance_pct) <
10186                         (sgs->group_runnable * 100))
10187                 return true;
10188
10189         return false;
10190 }
10191
10192 static inline enum
10193 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
10194                           struct sched_group *group,
10195                           struct sg_lb_stats *sgs)
10196 {
10197         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
10198                 return group_overloaded;
10199
10200         if (sg_imbalanced(group))
10201                 return group_imbalanced;
10202
10203         if (sgs->group_asym_packing)
10204                 return group_asym_packing;
10205
10206         if (sgs->group_smt_balance)
10207                 return group_smt_balance;
10208
10209         if (sgs->group_misfit_task_load)
10210                 return group_misfit_task;
10211
10212         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
10213                 return group_fully_busy;
10214
10215         return group_has_spare;
10216 }
10217
10218 /**
10219  * sched_use_asym_prio - Check whether asym_packing priority must be used
10220  * @sd:         The scheduling domain of the load balancing
10221  * @cpu:        A CPU
10222  *
10223  * Always use CPU priority when balancing load between SMT siblings. When
10224  * balancing load between cores, it is not sufficient that @cpu is idle. Only
10225  * use CPU priority if the whole core is idle.
10226  *
10227  * Returns: True if the priority of @cpu must be followed. False otherwise.
10228  */
10229 static bool sched_use_asym_prio(struct sched_domain *sd, int cpu)
10230 {
10231         if (!(sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
10232                 return false;
10233
10234         if (!sched_smt_active())
10235                 return true;
10236
10237         return sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY || is_core_idle(cpu);
10238 }
10239
10240 static inline bool sched_asym(struct sched_domain *sd, int dst_cpu, int src_cpu)
10241 {
10242         /*
10243          * First check if @dst_cpu can do asym_packing load balance. Only do it
10244          * if it has higher priority than @src_cpu.
10245          */
10246         return sched_use_asym_prio(sd, dst_cpu) &&
10247                 sched_asym_prefer(dst_cpu, src_cpu);
10248 }
10249
10250 /**
10251  * sched_group_asym - Check if the destination CPU can do asym_packing balance
10252  * @env:        The load balancing environment
10253  * @sgs:        Load-balancing statistics of the candidate busiest group
10254  * @group:      The candidate busiest group
10255  *
10256  * @env::dst_cpu can do asym_packing if it has higher priority than the
10257  * preferred CPU of @group.
10258  *
10259  * Return: true if @env::dst_cpu can do with asym_packing load balance. False
10260  * otherwise.
10261  */
10262 static inline bool
10263 sched_group_asym(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs, struct sched_group *group)
10264 {
10265         /*
10266          * CPU priorities do not make sense for SMT cores with more than one
10267          * busy sibling.
10268          */
10269         if ((group->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) &&
10270             (sgs->group_weight - sgs->idle_cpus != 1))
10271                 return false;
10272
10273         return sched_asym(env->sd, env->dst_cpu, READ_ONCE(group->asym_prefer_cpu));
10274 }
10275
10276 /* One group has more than one SMT CPU while the other group does not */
10277 static inline bool smt_vs_nonsmt_groups(struct sched_group *sg1,
10278                                     struct sched_group *sg2)
10279 {
10280         if (!sg1 || !sg2)
10281                 return false;
10282
10283         return (sg1->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) !=
10284                 (sg2->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY);
10285 }
10286
10287 static inline bool smt_balance(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs,
10288                                struct sched_group *group)
10289 {
10290         if (!env->idle)
10291                 return false;
10292
10293         /*
10294          * For SMT source group, it is better to move a task
10295          * to a CPU that doesn't have multiple tasks sharing its CPU capacity.
10296          * Note that if a group has a single SMT, SD_SHARE_CPUCAPACITY
10297          * will not be on.
10298          */
10299         if (group->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY &&
10300             sgs->sum_h_nr_running > 1)
10301                 return true;
10302
10303         return false;
10304 }
10305
10306 static inline long sibling_imbalance(struct lb_env *env,
10307                                     struct sd_lb_stats *sds,
10308                                     struct sg_lb_stats *busiest,
10309                                     struct sg_lb_stats *local)
10310 {
10311         int ncores_busiest, ncores_local;
10312         long imbalance;
10313
10314         if (!env->idle || !busiest->sum_nr_running)
10315                 return 0;
10316
10317         ncores_busiest = sds->busiest->cores;
10318         ncores_local = sds->local->cores;
10319
10320         if (ncores_busiest == ncores_local) {
10321                 imbalance = busiest->sum_nr_running;
10322                 lsub_positive(&imbalance, local->sum_nr_running);
10323                 return imbalance;
10324         }
10325
10326         /* Balance such that nr_running/ncores ratio are same on both groups */
10327         imbalance = ncores_local * busiest->sum_nr_running;
10328         lsub_positive(&imbalance, ncores_busiest * local->sum_nr_running);
10329         /* Normalize imbalance and do rounding on normalization */
10330         imbalance = 2 * imbalance + ncores_local + ncores_busiest;
10331         imbalance /= ncores_local + ncores_busiest;
10332
10333         /* Take advantage of resource in an empty sched group */
10334         if (imbalance <= 1 && local->sum_nr_running == 0 &&
10335             busiest->sum_nr_running > 1)
10336                 imbalance = 2;
10337
10338         return imbalance;
10339 }
10340
10341 static inline bool
10342 sched_reduced_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
10343 {
10344         /*
10345          * When there is more than 1 task, the group_overloaded case already
10346          * takes care of cpu with reduced capacity
10347          */
10348         if (rq->cfs.h_nr_runnable != 1)
10349                 return false;
10350
10351         return check_cpu_capacity(rq, sd);
10352 }
10353
10354 /**
10355  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
10356  * @env: The load balancing environment.
10357  * @sds: Load-balancing data with statistics of the local group.
10358  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
10359  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
10360  * @sg_overloaded: sched_group is overloaded
10361  * @sg_overutilized: sched_group is overutilized
10362  */
10363 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
10364                                       struct sd_lb_stats *sds,
10365                                       struct sched_group *group,
10366                                       struct sg_lb_stats *sgs,
10367                                       bool *sg_overloaded,
10368                                       bool *sg_overutilized)
10369 {
10370         int i, nr_running, local_group, sd_flags = env->sd->flags;
10371         bool balancing_at_rd = !env->sd->parent;
10372
10373         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
10374
10375         local_group = group == sds->local;
10376
10377         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
10378                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10379                 unsigned long load = cpu_load(rq);
10380
10381                 sgs->group_load += load;
10382                 sgs->group_util += cpu_util_cfs(i);
10383                 sgs->group_runnable += cpu_runnable(rq);
10384                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_runnable;
10385
10386                 nr_running = rq->nr_running;
10387                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
10388
10389                 if (cpu_overutilized(i))
10390                         *sg_overutilized = 1;
10391
10392                 /*
10393                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
10394                  */
10395                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
10396                         sgs->idle_cpus++;
10397                         /* Idle cpu can't have misfit task */
10398                         continue;
10399                 }
10400
10401                 /* Overload indicator is only updated at root domain */
10402                 if (balancing_at_rd && nr_running > 1)
10403                         *sg_overloaded = 1;
10404
10405 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10406                 /* Only fbq_classify_group() uses this to classify NUMA groups */
10407                 if (sd_flags & SD_NUMA) {
10408                         sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
10409                         sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
10410                 }
10411 #endif
10412                 if (local_group)
10413                         continue;
10414
10415                 if (sd_flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
10416                         /* Check for a misfit task on the cpu */
10417                         if (sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
10418                                 sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
10419                                 *sg_overloaded = 1;
10420                         }
10421                 } else if (env->idle && sched_reduced_capacity(rq, env->sd)) {
10422                         /* Check for a task running on a CPU with reduced capacity */
10423                         if (sgs->group_misfit_task_load < load)
10424                                 sgs->group_misfit_task_load = load;
10425                 }
10426         }
10427
10428         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
10429
10430         sgs->group_weight = group->group_weight;
10431
10432         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
10433         if (!local_group && env->idle && sgs->sum_h_nr_running &&
10434             sched_group_asym(env, sgs, group))
10435                 sgs->group_asym_packing = 1;
10436
10437         /* Check for loaded SMT group to be balanced to dst CPU */
10438         if (!local_group && smt_balance(env, sgs, group))
10439                 sgs->group_smt_balance = 1;
10440
10441         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
10442
10443         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
10444         if (sgs->group_type == group_overloaded)
10445                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10446                                 sgs->group_capacity;
10447 }
10448
10449 /**
10450  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
10451  * @env: The load balancing environment.
10452  * @sds: sched_domain statistics
10453  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
10454  * @sgs: sched_group statistics
10455  *
10456  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
10457  * busiest group.
10458  *
10459  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
10460  * busiest group. %false otherwise.
10461  */
10462 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
10463                                    struct sd_lb_stats *sds,
10464                                    struct sched_group *sg,
10465                                    struct sg_lb_stats *sgs)
10466 {
10467         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
10468
10469         /* Make sure that there is at least one task to pull */
10470         if (!sgs->sum_h_nr_running)
10471                 return false;
10472
10473         /*
10474          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
10475          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
10476          * CPUs in the group should either be possible to resolve
10477          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
10478          */
10479         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
10480             (sgs->group_type == group_misfit_task) &&
10481             (!capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), sg->sgc->max_capacity) ||
10482              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
10483                 return false;
10484
10485         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
10486                 return true;
10487
10488         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
10489                 return false;
10490
10491         /*
10492          * The candidate and the current busiest group are the same type of
10493          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
10494          */
10495
10496         switch (sgs->group_type) {
10497         case group_overloaded:
10498                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
10499                 return sgs->avg_load > busiest->avg_load;
10500
10501         case group_imbalanced:
10502                 /*
10503                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
10504                  * choose one more than another.
10505                  */
10506                 return false;
10507
10508         case group_asym_packing:
10509                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
10510                 return sched_asym_prefer(READ_ONCE(sds->busiest->asym_prefer_cpu),
10511                                          READ_ONCE(sg->asym_prefer_cpu));
10512
10513         case group_misfit_task:
10514                 /*
10515                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
10516                  * misfit.
10517                  */
10518                 return sgs->group_misfit_task_load > busiest->group_misfit_task_load;
10519
10520         case group_smt_balance:
10521                 /*
10522                  * Check if we have spare CPUs on either SMT group to
10523                  * choose has spare or fully busy handling.
10524                  */
10525                 if (sgs->idle_cpus != 0 || busiest->idle_cpus != 0)
10526                         goto has_spare;
10527
10528                 fallthrough;
10529
10530         case group_fully_busy:
10531                 /*
10532                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
10533                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
10534                  * group because tasks have all compute capacity that they need
10535                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
10536                  * contention when accessing shared HW resources.
10537                  *
10538                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
10539                  * select the 1st one, except if @sg is composed of SMT
10540                  * siblings.
10541                  */
10542
10543                 if (sgs->avg_load < busiest->avg_load)
10544                         return false;
10545
10546                 if (sgs->avg_load == busiest->avg_load) {
10547                         /*
10548                          * SMT sched groups need more help than non-SMT groups.
10549                          * If @sg happens to also be SMT, either choice is good.
10550                          */
10551                         if (sds->busiest->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY)
10552                                 return false;
10553                 }
10554
10555                 break;
10556
10557         case group_has_spare:
10558                 /*
10559                  * Do not pick sg with SMT CPUs over sg with pure CPUs,
10560                  * as we do not want to pull task off SMT core with one task
10561                  * and make the core idle.
10562                  */
10563                 if (smt_vs_nonsmt_groups(sds->busiest, sg)) {
10564                         if (sg->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY && sgs->sum_h_nr_running <= 1)
10565                                 return false;
10566                         else
10567                                 return true;
10568                 }
10569 has_spare:
10570
10571                 /*
10572                  * Select not overloaded group with lowest number of idle CPUs
10573                  * and highest number of running tasks. We could also compare
10574                  * the spare capacity which is more stable but it can end up
10575                  * that the group has less spare capacity but finally more idle
10576                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
10577                  */
10578                 if (sgs->idle_cpus > busiest->idle_cpus)
10579                         return false;
10580                 else if ((sgs->idle_cpus == busiest->idle_cpus) &&
10581                          (sgs->sum_nr_running <= busiest->sum_nr_running))
10582                         return false;
10583
10584                 break;
10585         }
10586
10587         /*
10588          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
10589          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
10590          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
10591          * considered.
10592          */
10593         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
10594             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
10595             (capacity_greater(sg->sgc->min_capacity, capacity_of(env->dst_cpu))))
10596                 return false;
10597
10598         return true;
10599 }
10600
10601 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10602 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
10603 {
10604         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
10605                 return regular;
10606         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
10607                 return remote;
10608         return all;
10609 }
10610
10611 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
10612 {
10613         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
10614                 return regular;
10615         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
10616                 return remote;
10617         return all;
10618 }
10619 #else
10620 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
10621 {
10622         return all;
10623 }
10624
10625 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
10626 {
10627         return regular;
10628 }
10629 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10630
10631
10632 struct sg_lb_stats;
10633
10634 /*
10635  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
10636  */
10637
10638 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
10639 {
10640         /* Task has no contribution or is new */
10641         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
10642                 return 0;
10643
10644         if (task_on_rq_queued(p))
10645                 return 1;
10646
10647         return 0;
10648 }
10649
10650 /**
10651  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
10652  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
10653  * @p: task which should be ignored.
10654  *
10655  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
10656  */
10657 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
10658 {
10659         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10660
10661         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
10662                 return 0;
10663
10664         /*
10665          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
10666          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
10667          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
10668          */
10669
10670         if (rq->ttwu_pending)
10671                 return 0;
10672
10673         return 1;
10674 }
10675
10676 /*
10677  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
10678  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
10679  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
10680  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
10681  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
10682  */
10683 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
10684                                           struct sched_group *group,
10685                                           struct sg_lb_stats *sgs,
10686                                           struct task_struct *p)
10687 {
10688         int i, nr_running;
10689
10690         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
10691
10692         /* Assume that task can't fit any CPU of the group */
10693         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY)
10694                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
10695
10696         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
10697                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10698                 unsigned int local;
10699
10700                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
10701                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
10702                 sgs->group_runnable += cpu_runnable_without(rq, p);
10703                 local = task_running_on_cpu(i, p);
10704                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_runnable - local;
10705
10706                 nr_running = rq->nr_running - local;
10707                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
10708
10709                 /*
10710                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
10711                  */
10712                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
10713                         sgs->idle_cpus++;
10714
10715                 /* Check if task fits in the CPU */
10716                 if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
10717                     sgs->group_misfit_task_load &&
10718                     task_fits_cpu(p, i))
10719                         sgs->group_misfit_task_load = 0;
10720
10721         }
10722
10723         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
10724
10725         sgs->group_weight = group->group_weight;
10726
10727         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
10728
10729         /*
10730          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
10731          * overloaded
10732          */
10733         if (sgs->group_type == group_fully_busy ||
10734                 sgs->group_type == group_overloaded)
10735                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
10736                                 sgs->group_capacity;
10737 }
10738
10739 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
10740                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
10741                                struct sched_group *group,
10742                                struct sg_lb_stats *sgs)
10743 {
10744         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
10745                 return true;
10746
10747         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
10748                 return false;
10749
10750         /*
10751          * The candidate and the current idlest group are the same type of
10752          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
10753          */
10754
10755         switch (sgs->group_type) {
10756         case group_overloaded:
10757         case group_fully_busy:
10758                 /* Select the group with lowest avg_load. */
10759                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
10760                         return false;
10761                 break;
10762
10763         case group_imbalanced:
10764         case group_asym_packing:
10765         case group_smt_balance:
10766                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
10767                 return false;
10768
10769         case group_misfit_task:
10770                 /* Select group with the highest max capacity */
10771                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
10772                         return false;
10773                 break;
10774
10775         case group_has_spare:
10776                 /* Select group with most idle CPUs */
10777                 if (idlest_sgs->idle_cpus > sgs->idle_cpus)
10778                         return false;
10779
10780                 /* Select group with lowest group_util */
10781                 if (idlest_sgs->idle_cpus == sgs->idle_cpus &&
10782                         idlest_sgs->group_util <= sgs->group_util)
10783                         return false;
10784
10785                 break;
10786         }
10787
10788         return true;
10789 }
10790
10791 /*
10792  * sched_balance_find_dst_group() finds and returns the least busy CPU group within the
10793  * domain.
10794  *
10795  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
10796  */
10797 static struct sched_group *
10798 sched_balance_find_dst_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int this_cpu)
10799 {
10800         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
10801         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
10802         struct sg_lb_stats *sgs;
10803         unsigned long imbalance;
10804         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
10805                         .avg_load = UINT_MAX,
10806                         .group_type = group_overloaded,
10807         };
10808
10809         do {
10810                 int local_group;
10811
10812                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
10813                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
10814                                         p->cpus_ptr))
10815                         continue;
10816
10817                 /* Skip over this group if no cookie matched */
10818                 if (!sched_group_cookie_match(cpu_rq(this_cpu), p, group))
10819                         continue;
10820
10821                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
10822                                                sched_group_span(group));
10823
10824                 if (local_group) {
10825                         sgs = &local_sgs;
10826                         local = group;
10827                 } else {
10828                         sgs = &tmp_sgs;
10829                 }
10830
10831                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
10832
10833                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
10834                         idlest = group;
10835                         idlest_sgs = *sgs;
10836                 }
10837
10838         } while (group = group->next, group != sd->groups);
10839
10840
10841         /* There is no idlest group to push tasks to */
10842         if (!idlest)
10843                 return NULL;
10844
10845         /* The local group has been skipped because of CPU affinity */
10846         if (!local)
10847                 return idlest;
10848
10849         /*
10850          * If the local group is idler than the selected idlest group
10851          * don't try and push the task.
10852          */
10853         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
10854                 return NULL;
10855
10856         /*
10857          * If the local group is busier than the selected idlest group
10858          * try and push the task.
10859          */
10860         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
10861                 return idlest;
10862
10863         switch (local_sgs.group_type) {
10864         case group_overloaded:
10865         case group_fully_busy:
10866
10867                 /* Calculate allowed imbalance based on load */
10868                 imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
10869                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
10870
10871                 /*
10872                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
10873                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
10874                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
10875                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
10876                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
10877                  * and consider staying local.
10878                  */
10879
10880                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
10881                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
10882                         return NULL;
10883
10884                 /*
10885                  * If the local group is less loaded than the selected
10886                  * idlest group don't try and push any tasks.
10887                  */
10888                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
10889                         return NULL;
10890
10891                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
10892                         return NULL;
10893                 break;
10894
10895         case group_imbalanced:
10896         case group_asym_packing:
10897         case group_smt_balance:
10898                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
10899                 return NULL;
10900
10901         case group_misfit_task:
10902                 /* Select group with the highest max capacity */
10903                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
10904                         return NULL;
10905                 break;
10906
10907         case group_has_spare:
10908 #ifdef CONFIG_NUMA
10909                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
10910                         int imb_numa_nr = sd->imb_numa_nr;
10911 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10912                         int idlest_cpu;
10913                         /*
10914                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
10915                          * the preferred node
10916                          */
10917                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
10918                                 return NULL;
10919
10920                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
10921                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
10922                                 return idlest;
10923 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10924                         /*
10925                          * Otherwise, keep the task close to the wakeup source
10926                          * and improve locality if the number of running tasks
10927                          * would remain below threshold where an imbalance is
10928                          * allowed while accounting for the possibility the
10929                          * task is pinned to a subset of CPUs. If there is a
10930                          * real need of migration, periodic load balance will
10931                          * take care of it.
10932                          */
10933                         if (p->nr_cpus_allowed != NR_CPUS) {
10934                                 struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_rq_mask);
10935
10936                                 cpumask_and(cpus, sched_group_span(local), p->cpus_ptr);
10937                                 imb_numa_nr = min(cpumask_weight(cpus), sd->imb_numa_nr);
10938                         }
10939
10940                         imbalance = abs(local_sgs.idle_cpus - idlest_sgs.idle_cpus);
10941                         if (!adjust_numa_imbalance(imbalance,
10942                                                    local_sgs.sum_nr_running + 1,
10943                                                    imb_numa_nr)) {
10944                                 return NULL;
10945                         }
10946                 }
10947 #endif /* CONFIG_NUMA */
10948
10949                 /*
10950                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
10951                  * compare the utilization which is more stable but it can end
10952                  * up that the group has less spare capacity but finally more
10953                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
10954                  */
10955                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
10956                         return NULL;
10957                 break;
10958         }
10959
10960         return idlest;
10961 }
10962
10963 static void update_idle_cpu_scan(struct lb_env *env,
10964                                  unsigned long sum_util)
10965 {
10966         struct sched_domain_shared *sd_share;
10967         int llc_weight, pct;
10968         u64 x, y, tmp;
10969         /*
10970          * Update the number of CPUs to scan in LLC domain, which could
10971          * be used as a hint in select_idle_cpu(). The update of sd_share
10972          * could be expensive because it is within a shared cache line.
10973          * So the write of this hint only occurs during periodic load
10974          * balancing, rather than CPU_NEWLY_IDLE, because the latter
10975          * can fire way more frequently than the former.
10976          */
10977         if (!sched_feat(SIS_UTIL) || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
10978                 return;
10979
10980         llc_weight = per_cpu(sd_llc_size, env->dst_cpu);
10981         if (env->sd->span_weight != llc_weight)
10982                 return;
10983
10984         sd_share = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, env->dst_cpu));
10985         if (!sd_share)
10986                 return;
10987
10988         /*
10989          * The number of CPUs to search drops as sum_util increases, when
10990          * sum_util hits 85% or above, the scan stops.
10991          * The reason to choose 85% as the threshold is because this is the
10992          * imbalance_pct(117) when a LLC sched group is overloaded.
10993          *
10994          * let y = SCHED_CAPACITY_SCALE - p * x^2                       [1]
10995          * and y'= y / SCHED_CAPACITY_SCALE
10996          *
10997          * x is the ratio of sum_util compared to the CPU capacity:
10998          * x = sum_util / (llc_weight * SCHED_CAPACITY_SCALE)
10999          * y' is the ratio of CPUs to be scanned in the LLC domain,
11000          * and the number of CPUs to scan is calculated by:
11001          *
11002          * nr_scan = llc_weight * y'                                    [2]
11003          *
11004          * When x hits the threshold of overloaded, AKA, when
11005          * x = 100 / pct, y drops to 0. According to [1],
11006          * p should be SCHED_CAPACITY_SCALE * pct^2 / 10000
11007          *
11008          * Scale x by SCHED_CAPACITY_SCALE:
11009          * x' = sum_util / llc_weight;                                  [3]
11010          *
11011          * and finally [1] becomes:
11012          * y = SCHED_CAPACITY_SCALE -
11013          *     x'^2 * pct^2 / (10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE)            [4]
11014          *
11015          */
11016         /* equation [3] */
11017         x = sum_util;
11018         do_div(x, llc_weight);
11019
11020         /* equation [4] */
11021         pct = env->sd->imbalance_pct;
11022         tmp = x * x * pct * pct;
11023         do_div(tmp, 10000 * SCHED_CAPACITY_SCALE);
11024         tmp = min_t(long, tmp, SCHED_CAPACITY_SCALE);
11025         y = SCHED_CAPACITY_SCALE - tmp;
11026
11027         /* equation [2] */
11028         y *= llc_weight;
11029         do_div(y, SCHED_CAPACITY_SCALE);
11030         if ((int)y != sd_share->nr_idle_scan)
11031                 WRITE_ONCE(sd_share->nr_idle_scan, (int)y);
11032 }
11033
11034 /**
11035  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
11036  * @env: The load balancing environment.
11037  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
11038  */
11039
11040 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
11041 {
11042         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
11043         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
11044         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
11045         unsigned long sum_util = 0;
11046         bool sg_overloaded = 0, sg_overutilized = 0;
11047
11048         do {
11049                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
11050                 int local_group;
11051
11052                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
11053                 if (local_group) {
11054                         sds->local = sg;
11055                         sgs = local;
11056
11057                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
11058                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
11059                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
11060                 }
11061
11062                 update_sg_lb_stats(env, sds, sg, sgs, &sg_overloaded, &sg_overutilized);
11063
11064                 if (!local_group && update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
11065                         sds->busiest = sg;
11066                         sds->busiest_stat = *sgs;
11067                 }
11068
11069                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
11070                 sds->total_load += sgs->group_load;
11071                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
11072
11073                 sum_util += sgs->group_util;
11074                 sg = sg->next;
11075         } while (sg != env->sd->groups);
11076
11077         /*
11078          * Indicate that the child domain of the busiest group prefers tasks
11079          * go to a child's sibling domains first. NB the flags of a sched group
11080          * are those of the child domain.
11081          */
11082         if (sds->busiest)
11083                 sds->prefer_sibling = !!(sds->busiest->flags & SD_PREFER_SIBLING);
11084
11085
11086         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
11087                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
11088
11089         if (!env->sd->parent) {
11090                 /* update overload indicator if we are at root domain */
11091                 set_rd_overloaded(env->dst_rq->rd, sg_overloaded);
11092
11093                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
11094                 set_rd_overutilized(env->dst_rq->rd, sg_overutilized);
11095         } else if (sg_overutilized) {
11096                 set_rd_overutilized(env->dst_rq->rd, sg_overutilized);
11097         }
11098
11099         update_idle_cpu_scan(env, sum_util);
11100 }
11101
11102 /**
11103  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
11104  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
11105  * @env: load balance environment
11106  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
11107  */
11108 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
11109 {
11110         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
11111
11112         local = &sds->local_stat;
11113         busiest = &sds->busiest_stat;
11114
11115         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
11116                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) {
11117                         /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
11118                         env->migration_type = migrate_misfit;
11119                         env->imbalance = 1;
11120                 } else {
11121                         /*
11122                          * Set load imbalance to allow moving task from cpu
11123                          * with reduced capacity.
11124                          */
11125                         env->migration_type = migrate_load;
11126                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task_load;
11127                 }
11128                 return;
11129         }
11130
11131         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
11132                 /*
11133                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
11134                  * the preferred CPU.
11135                  */
11136                 env->migration_type = migrate_task;
11137                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
11138                 return;
11139         }
11140
11141         if (busiest->group_type == group_smt_balance) {
11142                 /* Reduce number of tasks sharing CPU capacity */
11143                 env->migration_type = migrate_task;
11144                 env->imbalance = 1;
11145                 return;
11146         }
11147
11148         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
11149                 /*
11150                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
11151                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
11152                  * the imbalance. The next load balance will take care of
11153                  * balancing back the system.
11154                  */
11155                 env->migration_type = migrate_task;
11156                 env->imbalance = 1;
11157                 return;
11158         }
11159
11160         /*
11161          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
11162          * emptying busiest.
11163          */
11164         if (local->group_type == group_has_spare) {
11165                 if ((busiest->group_type > group_fully_busy) &&
11166                     !(env->sd->flags & SD_SHARE_LLC)) {
11167                         /*
11168                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
11169                          * capacity. This might end up creating spare capacity
11170                          * in busiest or busiest still being overloaded but
11171                          * there is no simple way to directly compute the
11172                          * amount of load to migrate in order to balance the
11173                          * system.
11174                          */
11175                         env->migration_type = migrate_util;
11176                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
11177                                          local->group_util;
11178
11179                         /*
11180                          * In some cases, the group's utilization is max or even
11181                          * higher than capacity because of migrations but the
11182                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
11183                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
11184                          * try to pull it.
11185                          */
11186                         if (env->idle && env->imbalance == 0) {
11187                                 env->migration_type = migrate_task;
11188                                 env->imbalance = 1;
11189                         }
11190
11191                         return;
11192                 }
11193
11194                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
11195                         /*
11196                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
11197                          * groups.
11198                          */
11199                         env->migration_type = migrate_task;
11200                         env->imbalance = sibling_imbalance(env, sds, busiest, local);
11201                 } else {
11202
11203                         /*
11204                          * If there is no overload, we just want to even the number of
11205                          * idle CPUs.
11206                          */
11207                         env->migration_type = migrate_task;
11208                         env->imbalance = max_t(long, 0,
11209                                                (local->idle_cpus - busiest->idle_cpus));
11210                 }
11211
11212 #ifdef CONFIG_NUMA
11213                 /* Consider allowing a small imbalance between NUMA groups */
11214                 if (env->sd->flags & SD_NUMA) {
11215                         env->imbalance = adjust_numa_imbalance(env->imbalance,
11216                                                                local->sum_nr_running + 1,
11217                                                                env->sd->imb_numa_nr);
11218                 }
11219 #endif
11220
11221                 /* Number of tasks to move to restore balance */
11222                 env->imbalance >>= 1;
11223
11224                 return;
11225         }
11226
11227         /*
11228          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
11229          * busiest group
11230          */
11231         if (local->group_type < group_overloaded) {
11232                 /*
11233                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
11234                  * finally needed.
11235                  */
11236
11237                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
11238                                   local->group_capacity;
11239
11240                 /*
11241                  * If the local group is more loaded than the selected
11242                  * busiest group don't try to pull any tasks.
11243                  */
11244                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load) {
11245                         env->imbalance = 0;
11246                         return;
11247                 }
11248
11249                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
11250                                 sds->total_capacity;
11251
11252                 /*
11253                  * If the local group is more loaded than the average system
11254                  * load, don't try to pull any tasks.
11255                  */
11256                 if (local->avg_load >= sds->avg_load) {
11257                         env->imbalance = 0;
11258                         return;
11259                 }
11260
11261         }
11262
11263         /*
11264          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
11265          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
11266          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
11267          * below the average load. At the same time, we also don't want to
11268          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
11269          * the minimum possible imbalance.
11270          */
11271         env->migration_type = migrate_load;
11272         env->imbalance = min(
11273                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
11274                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
11275         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
11276 }
11277
11278 /******* sched_balance_find_src_group() helpers end here *********************/
11279
11280 /*
11281  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
11282  *
11283  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
11284  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
11285  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
11286  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  N/A        N/A
11287  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
11288  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
11289  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
11290  *
11291  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
11292  *            statistics.
11293  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
11294  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
11295  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
11296  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
11297  *            different in groups.
11298  */
11299
11300 /**
11301  * sched_balance_find_src_group - Returns the busiest group within the sched_domain
11302  * if there is an imbalance.
11303  * @env: The load balancing environment.
11304  *
11305  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
11306  * to restore balance.
11307  *
11308  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
11309  */
11310 static struct sched_group *sched_balance_find_src_group(struct lb_env *env)
11311 {
11312         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
11313         struct sd_lb_stats sds;
11314
11315         init_sd_lb_stats(&sds);
11316
11317         /*
11318          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
11319          * this level.
11320          */
11321         update_sd_lb_stats(env, &sds);
11322
11323         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
11324         if (!sds.busiest)
11325                 goto out_balanced;
11326
11327         busiest = &sds.busiest_stat;
11328
11329         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
11330         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
11331                 goto force_balance;
11332
11333         if (!is_rd_overutilized(env->dst_rq->rd) &&
11334             rcu_dereference(env->dst_rq->rd->pd))
11335                 goto out_balanced;
11336
11337         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
11338         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
11339                 goto force_balance;
11340
11341         /*
11342          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
11343          * work because they assume all things are equal, which typically
11344          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
11345          */
11346         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
11347                 goto force_balance;
11348
11349         local = &sds.local_stat;
11350         /*
11351          * If the local group is busier than the selected busiest group
11352          * don't try and pull any tasks.
11353          */
11354         if (local->group_type > busiest->group_type)
11355                 goto out_balanced;
11356
11357         /*
11358          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
11359          * between tasks.
11360          */
11361         if (local->group_type == group_overloaded) {
11362                 /*
11363                  * If the local group is more loaded than the selected
11364                  * busiest group don't try to pull any tasks.
11365                  */
11366                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
11367                         goto out_balanced;
11368
11369                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
11370                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
11371                                 sds.total_capacity;
11372
11373                 /*
11374                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
11375                  * domain average load.
11376                  */
11377                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
11378                         goto out_balanced;
11379
11380                 /*
11381                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
11382                  * conservative.
11383                  */
11384                 if (100 * busiest->avg_load <=
11385                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
11386                         goto out_balanced;
11387         }
11388
11389         /*
11390          * Try to move all excess tasks to a sibling domain of the busiest
11391          * group's child domain.
11392          */
11393         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
11394             sibling_imbalance(env, &sds, busiest, local) > 1)
11395                 goto force_balance;
11396
11397         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
11398                 if (!env->idle) {
11399                         /*
11400                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
11401                          * result the local one too) but this CPU is already
11402                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
11403                          */
11404                         goto out_balanced;
11405                 }
11406
11407                 if (busiest->group_type == group_smt_balance &&
11408                     smt_vs_nonsmt_groups(sds.local, sds.busiest)) {
11409                         /* Let non SMT CPU pull from SMT CPU sharing with sibling */
11410                         goto force_balance;
11411                 }
11412
11413                 if (busiest->group_weight > 1 &&
11414                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) {
11415                         /*
11416                          * If the busiest group is not overloaded
11417                          * and there is no imbalance between this and busiest
11418                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
11419                          * becomes significant if the diff is greater than 1
11420                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
11421                          * on another group. Of course this applies only if
11422                          * there is more than 1 CPU per group.
11423                          */
11424                         goto out_balanced;
11425                 }
11426
11427                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1) {
11428                         /*
11429                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
11430                          */
11431                         goto out_balanced;
11432                 }
11433         }
11434
11435 force_balance:
11436         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
11437         calculate_imbalance(env, &sds);
11438         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
11439
11440 out_balanced:
11441         env->imbalance = 0;
11442         return NULL;
11443 }
11444
11445 /*
11446  * sched_balance_find_src_rq - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
11447  */
11448 static struct rq *sched_balance_find_src_rq(struct lb_env *env,
11449                                      struct sched_group *group)
11450 {
11451         struct rq *busiest = NULL, *rq;
11452         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
11453         unsigned int busiest_nr = 0;
11454         int i;
11455
11456         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
11457                 unsigned long capacity, load, util;
11458                 unsigned int nr_running;
11459                 enum fbq_type rt;
11460
11461                 rq = cpu_rq(i);
11462                 rt = fbq_classify_rq(rq);
11463
11464                 /*
11465                  * We classify groups/runqueues into three groups:
11466                  *  - regular: there are !numa tasks
11467                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
11468                  *  - all:     there is no distinction
11469                  *
11470                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
11471                  * ignore those when there's better options.
11472                  *
11473                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
11474                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
11475                  * queue by moving tasks around inside the node.
11476                  *
11477                  * If we cannot move enough load due to this classification
11478                  * the next pass will adjust the group classification and
11479                  * allow migration of more tasks.
11480                  *
11481                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
11482                  */
11483                 if (rt > env->fbq_type)
11484                         continue;
11485
11486                 nr_running = rq->cfs.h_nr_runnable;
11487                 if (!nr_running)
11488                         continue;
11489
11490                 capacity = capacity_of(i);
11491
11492                 /*
11493                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
11494                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
11495                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
11496                  * average load.
11497                  */
11498                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
11499                     !capacity_greater(capacity_of(env->dst_cpu), capacity) &&
11500                     nr_running == 1)
11501                         continue;
11502
11503                 /*
11504                  * Make sure we only pull tasks from a CPU of lower priority
11505                  * when balancing between SMT siblings.
11506                  *
11507                  * If balancing between cores, let lower priority CPUs help
11508                  * SMT cores with more than one busy sibling.
11509                  */
11510                 if (sched_asym(env->sd, i, env->dst_cpu) && nr_running == 1)
11511                         continue;
11512
11513                 switch (env->migration_type) {
11514                 case migrate_load:
11515                         /*
11516                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
11517                          * which is not scaled with the CPU capacity.
11518                          */
11519                         load = cpu_load(rq);
11520
11521                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
11522                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
11523                                 break;
11524
11525                         /*
11526                          * For the load comparisons with the other CPUs,
11527                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
11528                          * capacity, so that the load can be moved away
11529                          * from the CPU that is potentially running at a
11530                          * lower capacity.
11531                          *
11532                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
11533                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
11534                          * division works out to:
11535                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
11536                          * where j is our previous maximum.
11537                          */
11538                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
11539                                 busiest_load = load;
11540                                 busiest_capacity = capacity;
11541                                 busiest = rq;
11542                         }
11543                         break;
11544
11545                 case migrate_util:
11546                         util = cpu_util_cfs_boost(i);
11547
11548                         /*
11549                          * Don't try to pull utilization from a CPU with one
11550                          * running task. Whatever its utilization, we will fail
11551                          * detach the task.
11552                          */
11553                         if (nr_running <= 1)
11554                                 continue;
11555
11556                         if (busiest_util < util) {
11557                                 busiest_util = util;
11558                                 busiest = rq;
11559                         }
11560                         break;
11561
11562                 case migrate_task:
11563                         if (busiest_nr < nr_running) {
11564                                 busiest_nr = nr_running;
11565                                 busiest = rq;
11566                         }
11567                         break;
11568
11569                 case migrate_misfit:
11570                         /*
11571                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
11572                          * simply seek the "biggest" misfit task.
11573                          */
11574                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
11575                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
11576                                 busiest = rq;
11577                         }
11578
11579                         break;
11580
11581                 }
11582         }
11583
11584         return busiest;
11585 }
11586
11587 /*
11588  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
11589  * so long as it is large enough.
11590  */
11591 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
11592
11593 static inline bool
11594 asym_active_balance(struct lb_env *env)
11595 {
11596         /*
11597          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but lower
11598          * priority CPUs in order to pack all tasks in the highest priority
11599          * CPUs. When done between cores, do it only if the whole core if the
11600          * whole core is idle.
11601          *
11602          * If @env::src_cpu is an SMT core with busy siblings, let
11603          * the lower priority @env::dst_cpu help it. Do not follow
11604          * CPU priority.
11605          */
11606         return env->idle && sched_use_asym_prio(env->sd, env->dst_cpu) &&
11607                (sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu) ||
11608                 !sched_use_asym_prio(env->sd, env->src_cpu));
11609 }
11610
11611 static inline bool
11612 imbalanced_active_balance(struct lb_env *env)
11613 {
11614         struct sched_domain *sd = env->sd;
11615
11616         /*
11617          * The imbalanced case includes the case of pinned tasks preventing a fair
11618          * distribution of the load on the system but also the even distribution of the
11619          * threads on a system with spare capacity
11620          */
11621         if ((env->migration_type == migrate_task) &&
11622             (sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2))
11623                 return 1;
11624
11625         return 0;
11626 }
11627
11628 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
11629 {
11630         struct sched_domain *sd = env->sd;
11631
11632         if (asym_active_balance(env))
11633                 return 1;
11634
11635         if (imbalanced_active_balance(env))
11636                 return 1;
11637
11638         /*
11639          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
11640          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
11641          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
11642          * available on dst_cpu.
11643          */
11644         if (env->idle &&
11645             (env->src_rq->cfs.h_nr_runnable == 1)) {
11646                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
11647                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
11648                         return 1;
11649         }
11650
11651         if (env->migration_type == migrate_misfit)
11652                 return 1;
11653
11654         return 0;
11655 }
11656
11657 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
11658
11659 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
11660 {
11661         struct cpumask *swb_cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(should_we_balance_tmpmask);
11662         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
11663         int cpu, idle_smt = -1;
11664
11665         /*
11666          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
11667          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
11668          */
11669         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
11670                 return 0;
11671
11672         /*
11673          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
11674          * to do the newly idle load balance.
11675          *
11676          * However, we bail out if we already have tasks or a wakeup pending,
11677          * to optimize wakeup latency.
11678          */
11679         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
11680                 if (env->dst_rq->nr_running > 0 || env->dst_rq->ttwu_pending)
11681                         return 0;
11682                 return 1;
11683         }
11684
11685         cpumask_copy(swb_cpus, group_balance_mask(sg));
11686         /* Try to find first idle CPU */
11687         for_each_cpu_and(cpu, swb_cpus, env->cpus) {
11688                 if (!idle_cpu(cpu))
11689                         continue;
11690
11691                 /*
11692                  * Don't balance to idle SMT in busy core right away when
11693                  * balancing cores, but remember the first idle SMT CPU for
11694                  * later consideration.  Find CPU on an idle core first.
11695                  */
11696                 if (!(env->sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) && !is_core_idle(cpu)) {
11697                         if (idle_smt == -1)
11698                                 idle_smt = cpu;
11699                         /*
11700                          * If the core is not idle, and first SMT sibling which is
11701                          * idle has been found, then its not needed to check other
11702                          * SMT siblings for idleness:
11703                          */
11704 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
11705                         cpumask_andnot(swb_cpus, swb_cpus, cpu_smt_mask(cpu));
11706 #endif
11707                         continue;
11708                 }
11709
11710                 /*
11711                  * Are we the first idle core in a non-SMT domain or higher,
11712                  * or the first idle CPU in a SMT domain?
11713                  */
11714                 return cpu == env->dst_cpu;
11715         }
11716
11717         /* Are we the first idle CPU with busy siblings? */
11718         if (idle_smt != -1)
11719                 return idle_smt == env->dst_cpu;
11720
11721         /* Are we the first CPU of this group ? */
11722         return group_balance_cpu(sg) == env->dst_cpu;
11723 }
11724
11725 static void update_lb_imbalance_stat(struct lb_env *env, struct sched_domain *sd,
11726                                      enum cpu_idle_type idle)
11727 {
11728         if (!schedstat_enabled())
11729                 return;
11730
11731         switch (env->migration_type) {
11732         case migrate_load:
11733                 __schedstat_add(sd->lb_imbalance_load[idle], env->imbalance);
11734                 break;
11735         case migrate_util:
11736                 __schedstat_add(sd->lb_imbalance_util[idle], env->imbalance);
11737                 break;
11738         case migrate_task:
11739                 __schedstat_add(sd->lb_imbalance_task[idle], env->imbalance);
11740                 break;
11741         case migrate_misfit:
11742                 __schedstat_add(sd->lb_imbalance_misfit[idle], env->imbalance);
11743                 break;
11744         }
11745 }
11746
11747 /*
11748  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
11749  * tasks if there is an imbalance.
11750  */
11751 static int sched_balance_rq(int this_cpu, struct rq *this_rq,
11752                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
11753                         int *continue_balancing)
11754 {
11755         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
11756         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
11757         struct sched_group *group;
11758         struct rq *busiest;
11759         struct rq_flags rf;
11760         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
11761         struct lb_env env = {
11762                 .sd             = sd,
11763                 .dst_cpu        = this_cpu,
11764                 .dst_rq         = this_rq,
11765                 .dst_grpmask    = group_balance_mask(sd->groups),
11766                 .idle           = idle,
11767                 .loop_break     = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK,
11768                 .cpus           = cpus,
11769                 .fbq_type       = all,
11770                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
11771         };
11772
11773         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
11774
11775         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
11776
11777 redo:
11778         if (!should_we_balance(&env)) {
11779                 *continue_balancing = 0;
11780                 goto out_balanced;
11781         }
11782
11783         group = sched_balance_find_src_group(&env);
11784         if (!group) {
11785                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
11786                 goto out_balanced;
11787         }
11788
11789         busiest = sched_balance_find_src_rq(&env, group);
11790         if (!busiest) {
11791                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
11792                 goto out_balanced;
11793         }
11794
11795         WARN_ON_ONCE(busiest == env.dst_rq);
11796
11797         update_lb_imbalance_stat(&env, sd, idle);
11798
11799         env.src_cpu = busiest->cpu;
11800         env.src_rq = busiest;
11801
11802         ld_moved = 0;
11803         /* Clear this flag as soon as we find a pullable task */
11804         env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
11805         if (busiest->nr_running > 1) {
11806                 /*
11807                  * Attempt to move tasks. If sched_balance_find_src_group has found
11808                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
11809                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
11810                  * correctly treated as an imbalance.
11811                  */
11812                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
11813
11814 more_balance:
11815                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
11816                 update_rq_clock(busiest);
11817
11818                 /*
11819                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
11820                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
11821                  */
11822                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
11823
11824                 /*
11825                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
11826                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
11827                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
11828                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
11829                  * See task_rq_lock() family for the details.
11830                  */
11831
11832                 rq_unlock(busiest, &rf);
11833
11834                 if (cur_ld_moved) {
11835                         attach_tasks(&env);
11836                         ld_moved += cur_ld_moved;
11837                 }
11838
11839                 local_irq_restore(rf.flags);
11840
11841                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
11842                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
11843                         goto more_balance;
11844                 }
11845
11846                 /*
11847                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
11848                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
11849                  * where they can run. The upper limit on how many times we
11850                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
11851                  * sched_group.
11852                  *
11853                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
11854                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
11855                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
11856                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
11857                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
11858                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
11859                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
11860                  * given_cpu) causing excess load to be moved to given_cpu.
11861                  * This however should not happen so much in practice and
11862                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
11863                  * excess load moved.
11864                  */
11865                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
11866
11867                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
11868                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
11869
11870                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
11871                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
11872                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
11873                         env.loop         = 0;
11874                         env.loop_break   = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
11875
11876                         /*
11877                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
11878                          * need to continue with same src_cpu.
11879                          */
11880                         goto more_balance;
11881                 }
11882
11883                 /*
11884                  * We failed to reach balance because of affinity.
11885                  */
11886                 if (sd_parent) {
11887                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
11888
11889                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
11890                                 *group_imbalance = 1;
11891                 }
11892
11893                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
11894                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
11895                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
11896                         /*
11897                          * Attempting to continue load balancing at the current
11898                          * sched_domain level only makes sense if there are
11899                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
11900                          * pull load from which are not contained within the
11901                          * destination group that is receiving any migrated
11902                          * load.
11903                          */
11904                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
11905                                 env.loop = 0;
11906                                 env.loop_break = SCHED_NR_MIGRATE_BREAK;
11907                                 goto redo;
11908                         }
11909                         goto out_all_pinned;
11910                 }
11911         }
11912
11913         if (!ld_moved) {
11914                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
11915                 /*
11916                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
11917                  * We do not want newidle balance, which can be very
11918                  * frequent, pollute the failure counter causing
11919                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
11920                  *
11921                  * Similarly for migration_misfit which is not related to
11922                  * load/util migration, don't pollute nr_balance_failed.
11923                  */
11924                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE &&
11925                     env.migration_type != migrate_misfit)
11926                         sd->nr_balance_failed++;
11927
11928                 if (need_active_balance(&env)) {
11929                         unsigned long flags;
11930
11931                         raw_spin_rq_lock_irqsave(busiest, flags);
11932
11933                         /*
11934                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
11935                          * if the curr task on busiest CPU can't be
11936                          * moved to this_cpu:
11937                          */
11938                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
11939                                 raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
11940                                 goto out_one_pinned;
11941                         }
11942
11943                         /* Record that we found at least one task that could run on this_cpu */
11944                         env.flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
11945
11946                         /*
11947                          * ->active_balance synchronizes accesses to
11948                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
11949                          * only after active load balance is finished.
11950                          */
11951                         if (!busiest->active_balance) {
11952                                 busiest->active_balance = 1;
11953                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
11954                                 active_balance = 1;
11955                         }
11956
11957                         preempt_disable();
11958                         raw_spin_rq_unlock_irqrestore(busiest, flags);
11959                         if (active_balance) {
11960                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
11961                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
11962                                         &busiest->active_balance_work);
11963                         }
11964                         preempt_enable();
11965                 }
11966         } else {
11967                 sd->nr_balance_failed = 0;
11968         }
11969
11970         if (likely(!active_balance) || need_active_balance(&env)) {
11971                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
11972                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
11973         }
11974
11975         goto out;
11976
11977 out_balanced:
11978         /*
11979          * We reach balance although we may have faced some affinity
11980          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
11981          * a chance to move and fix the imbalance.
11982          */
11983         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
11984                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
11985
11986                 if (*group_imbalance)
11987                         *group_imbalance = 0;
11988         }
11989
11990 out_all_pinned:
11991         /*
11992          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
11993          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
11994          * can try to migrate them.
11995          */
11996         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
11997
11998         sd->nr_balance_failed = 0;
11999
12000 out_one_pinned:
12001         ld_moved = 0;
12002
12003         /*
12004          * sched_balance_newidle() disregards balance intervals, so we could
12005          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
12006          * skyrocketing in a short amount of time. Skip the balance_interval
12007          * increase logic to avoid that.
12008          *
12009          * Similarly misfit migration which is not necessarily an indication of
12010          * the system being busy and requires lb to backoff to let it settle
12011          * down.
12012          */
12013         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE ||
12014             env.migration_type == migrate_misfit)
12015                 goto out;
12016
12017         /* tune up the balancing interval */
12018         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
12019              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
12020             sd->balance_interval < sd->max_interval)
12021                 sd->balance_interval *= 2;
12022 out:
12023         return ld_moved;
12024 }
12025
12026 static inline unsigned long
12027 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
12028 {
12029         unsigned long interval = sd->balance_interval;
12030
12031         if (cpu_busy)
12032                 interval *= sd->busy_factor;
12033
12034         /* scale ms to jiffies */
12035         interval = msecs_to_jiffies(interval);
12036
12037         /*
12038          * Reduce likelihood of busy balancing at higher domains racing with
12039          * balancing at lower domains by preventing their balancing periods
12040          * from being multiples of each other.
12041          */
12042         if (cpu_busy)
12043                 interval -= 1;
12044
12045         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
12046
12047         return interval;
12048 }
12049
12050 static inline void
12051 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
12052 {
12053         unsigned long interval, next;
12054
12055         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
12056         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
12057         next = sd->last_balance + interval;
12058
12059         if (time_after(*next_balance, next))
12060                 *next_balance = next;
12061 }
12062
12063 /*
12064  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
12065  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
12066  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
12067  * avoids physical / logical imbalances.
12068  */
12069 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
12070 {
12071         struct rq *busiest_rq = data;
12072         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
12073         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
12074         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
12075         struct sched_domain *sd;
12076         struct task_struct *p = NULL;
12077         struct rq_flags rf;
12078
12079         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
12080         /*
12081          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
12082          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
12083          * inactive CPUs.
12084          */
12085         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
12086                 goto out_unlock;
12087
12088         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
12089         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
12090                      !busiest_rq->active_balance))
12091                 goto out_unlock;
12092
12093         /* Is there any task to move? */
12094         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
12095                 goto out_unlock;
12096
12097         /*
12098          * This condition is "impossible", if it occurs
12099          * we need to fix it. Originally reported by
12100          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
12101          */
12102         WARN_ON_ONCE(busiest_rq == target_rq);
12103
12104         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
12105         rcu_read_lock();
12106         for_each_domain(target_cpu, sd) {
12107                 if (cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
12108                         break;
12109         }
12110
12111         if (likely(sd)) {
12112                 struct lb_env env = {
12113                         .sd             = sd,
12114                         .dst_cpu        = target_cpu,
12115                         .dst_rq         = target_rq,
12116                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
12117                         .src_rq         = busiest_rq,
12118                         .idle           = CPU_IDLE,
12119                         .flags          = LBF_ACTIVE_LB,
12120                 };
12121
12122                 schedstat_inc(sd->alb_count);
12123                 update_rq_clock(busiest_rq);
12124
12125                 p = detach_one_task(&env);
12126                 if (p) {
12127                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
12128                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
12129                         sd->nr_balance_failed = 0;
12130                 } else {
12131                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
12132                 }
12133         }
12134         rcu_read_unlock();
12135 out_unlock:
12136         busiest_rq->active_balance = 0;
12137         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
12138
12139         if (p)
12140                 attach_one_task(target_rq, p);
12141
12142         local_irq_enable();
12143
12144         return 0;
12145 }
12146
12147 /*
12148  * This flag serializes load-balancing passes over large domains
12149  * (above the NODE topology level) - only one load-balancing instance
12150  * may run at a time, to reduce overhead on very large systems with
12151  * lots of CPUs and large NUMA distances.
12152  *
12153  * - Note that load-balancing passes triggered while another one
12154  *   is executing are skipped and not re-tried.
12155  *
12156  * - Also note that this does not serialize rebalance_domains()
12157  *   execution, as non-SD_SERIALIZE domains will still be
12158  *   load-balanced in parallel.
12159  */
12160 static atomic_t sched_balance_running = ATOMIC_INIT(0);
12161
12162 /*
12163  * Scale the max sched_balance_rq interval with the number of CPUs in the system.
12164  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
12165  */
12166 void update_max_interval(void)
12167 {
12168         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
12169 }
12170
12171 static inline bool update_newidle_cost(struct sched_domain *sd, u64 cost)
12172 {
12173         if (cost > sd->max_newidle_lb_cost) {
12174                 /*
12175                  * Track max cost of a domain to make sure to not delay the
12176                  * next wakeup on the CPU.
12177                  */
12178                 sd->max_newidle_lb_cost = cost;
12179                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
12180         } else if (time_after(jiffies, sd->last_decay_max_lb_cost + HZ)) {
12181                 /*
12182                  * Decay the newidle max times by ~1% per second to ensure that
12183                  * it is not outdated and the current max cost is actually
12184                  * shorter.
12185                  */
12186                 sd->max_newidle_lb_cost = (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
12187                 sd->last_decay_max_lb_cost = jiffies;
12188
12189                 return true;
12190         }
12191
12192         return false;
12193 }
12194
12195 /*
12196  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
12197  * and initiates a balancing operation if so.
12198  *
12199  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
12200  */
12201 static void sched_balance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
12202 {
12203         int continue_balancing = 1;
12204         int cpu = rq->cpu;
12205         int busy = idle != CPU_IDLE && !sched_idle_cpu(cpu);
12206         unsigned long interval;
12207         struct sched_domain *sd;
12208         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
12209         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
12210         int update_next_balance = 0;
12211         int need_serialize, need_decay = 0;
12212         u64 max_cost = 0;
12213
12214         rcu_read_lock();
12215         for_each_domain(cpu, sd) {
12216                 /*
12217                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
12218                  * visit to all the domains.
12219                  */
12220                 need_decay = update_newidle_cost(sd, 0);
12221                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
12222
12223                 /*
12224                  * Stop the load balance at this level. There is another
12225                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
12226                  * actively.
12227                  */
12228                 if (!continue_balancing) {
12229                         if (need_decay)
12230                                 continue;
12231                         break;
12232                 }
12233
12234                 interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
12235
12236                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
12237                 if (need_serialize) {
12238                         if (atomic_cmpxchg_acquire(&sched_balance_running, 0, 1))
12239                                 goto out;
12240                 }
12241
12242                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
12243                         if (sched_balance_rq(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
12244                                 /*
12245                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
12246                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
12247                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
12248                                  */
12249                                 idle = idle_cpu(cpu);
12250                                 busy = !idle && !sched_idle_cpu(cpu);
12251                         }
12252                         sd->last_balance = jiffies;
12253                         interval = get_sd_balance_interval(sd, busy);
12254                 }
12255                 if (need_serialize)
12256                         atomic_set_release(&sched_balance_running, 0);
12257 out:
12258                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
12259                         next_balance = sd->last_balance + interval;
12260                         update_next_balance = 1;
12261                 }
12262         }
12263         if (need_decay) {
12264                 /*
12265                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
12266                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
12267                  */
12268                 rq->max_idle_balance_cost =
12269                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
12270         }
12271         rcu_read_unlock();
12272
12273         /*
12274          * next_balance will be updated only when there is a need.
12275          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
12276          * updated.
12277          */
12278         if (likely(update_next_balance))
12279                 rq->next_balance = next_balance;
12280
12281 }
12282
12283 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
12284 {
12285         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
12286 }
12287
12288 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
12289 /*
12290  * NOHZ idle load balancing (ILB) details:
12291  *
12292  * - When one of the busy CPUs notices that there may be an idle rebalancing
12293  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
12294  *   load balancing for all the idle CPUs.
12295  */
12296 static inline int find_new_ilb(void)
12297 {
12298         const struct cpumask *hk_mask;
12299         int ilb_cpu;
12300
12301         hk_mask = housekeeping_cpumask(HK_TYPE_KERNEL_NOISE);
12302
12303         for_each_cpu_and(ilb_cpu, nohz.idle_cpus_mask, hk_mask) {
12304
12305                 if (ilb_cpu == smp_processor_id())
12306                         continue;
12307
12308                 if (idle_cpu(ilb_cpu))
12309                         return ilb_cpu;
12310         }
12311
12312         return -1;
12313 }
12314
12315 /*
12316  * Kick a CPU to do the NOHZ balancing, if it is time for it, via a cross-CPU
12317  * SMP function call (IPI).
12318  *
12319  * We pick the first idle CPU in the HK_TYPE_KERNEL_NOISE housekeeping set
12320  * (if there is one).
12321  */
12322 static void kick_ilb(unsigned int flags)
12323 {
12324         int ilb_cpu;
12325
12326         /*
12327          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
12328          * not if we only update stats.
12329          */
12330         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
12331                 nohz.next_balance = jiffies+1;
12332
12333         ilb_cpu = find_new_ilb();
12334         if (ilb_cpu < 0)
12335                 return;
12336
12337         /*
12338          * Don't bother if no new NOHZ balance work items for ilb_cpu,
12339          * i.e. all bits in flags are already set in ilb_cpu.
12340          */
12341         if ((atomic_read(nohz_flags(ilb_cpu)) & flags) == flags)
12342                 return;
12343
12344         /*
12345          * Access to rq::nohz_csd is serialized by NOHZ_KICK_MASK; he who sets
12346          * the first flag owns it; cleared by nohz_csd_func().
12347          */
12348         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
12349         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
12350                 return;
12351
12352         /*
12353          * This way we generate an IPI on the target CPU which
12354          * is idle, and the softirq performing NOHZ idle load balancing
12355          * will be run before returning from the IPI.
12356          */
12357         smp_call_function_single_async(ilb_cpu, &cpu_rq(ilb_cpu)->nohz_csd);
12358 }
12359
12360 /*
12361  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
12362  * of idle CPUs in the system.
12363  */
12364 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
12365 {
12366         unsigned long now = jiffies;
12367         struct sched_domain_shared *sds;
12368         struct sched_domain *sd;
12369         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
12370         unsigned int flags = 0;
12371
12372         if (unlikely(rq->idle_balance))
12373                 return;
12374
12375         /*
12376          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
12377          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
12378          */
12379         nohz_balance_exit_idle(rq);
12380
12381         /*
12382          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
12383          * balancing:
12384          */
12385         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
12386                 return;
12387
12388         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
12389             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
12390                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
12391
12392         if (time_before(now, nohz.next_balance))
12393                 goto out;
12394
12395         if (rq->nr_running >= 2) {
12396                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
12397                 goto out;
12398         }
12399
12400         rcu_read_lock();
12401
12402         sd = rcu_dereference(rq->sd);
12403         if (sd) {
12404                 /*
12405                  * If there's a runnable CFS task and the current CPU has reduced
12406                  * capacity, kick the ILB to see if there's a better CPU to run on:
12407                  */
12408                 if (rq->cfs.h_nr_runnable >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
12409                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
12410                         goto unlock;
12411                 }
12412         }
12413
12414         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
12415         if (sd) {
12416                 /*
12417                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
12418                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
12419                  * around.
12420                  *
12421                  * When balancing between cores, all the SMT siblings of the
12422                  * preferred CPU must be idle.
12423                  */
12424                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
12425                         if (sched_asym(sd, i, cpu)) {
12426                                 flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
12427                                 goto unlock;
12428                         }
12429                 }
12430         }
12431
12432         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
12433         if (sd) {
12434                 /*
12435                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
12436                  * to run the misfit task on.
12437                  */
12438                 if (check_misfit_status(rq)) {
12439                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
12440                         goto unlock;
12441                 }
12442
12443                 /*
12444                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
12445                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
12446                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
12447                  *
12448                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
12449                  */
12450                 goto unlock;
12451         }
12452
12453         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
12454         if (sds) {
12455                 /*
12456                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
12457                  * increase the overall cache utilization), we need a less-loaded LLC
12458                  * domain to pull some load from. Likewise, we may need to spread
12459                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
12460                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
12461                  * the others are - so just get a NOHZ balance going if it looks
12462                  * like this LLC domain has tasks we could move.
12463                  */
12464                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
12465                 if (nr_busy > 1) {
12466                         flags = NOHZ_STATS_KICK | NOHZ_BALANCE_KICK;
12467                         goto unlock;
12468                 }
12469         }
12470 unlock:
12471         rcu_read_unlock();
12472 out:
12473         if (READ_ONCE(nohz.needs_update))
12474                 flags |= NOHZ_NEXT_KICK;
12475
12476         if (flags)
12477                 kick_ilb(flags);
12478 }
12479
12480 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
12481 {
12482         struct sched_domain *sd;
12483
12484         rcu_read_lock();
12485         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
12486
12487         if (!sd || !sd->nohz_idle)
12488                 goto unlock;
12489         sd->nohz_idle = 0;
12490
12491         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
12492 unlock:
12493         rcu_read_unlock();
12494 }
12495
12496 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
12497 {
12498         WARN_ON_ONCE(rq != this_rq());
12499
12500         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
12501                 return;
12502
12503         rq->nohz_tick_stopped = 0;
12504         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
12505         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
12506
12507         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
12508 }
12509
12510 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
12511 {
12512         struct sched_domain *sd;
12513
12514         rcu_read_lock();
12515         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
12516
12517         if (!sd || sd->nohz_idle)
12518                 goto unlock;
12519         sd->nohz_idle = 1;
12520
12521         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
12522 unlock:
12523         rcu_read_unlock();
12524 }
12525
12526 /*
12527  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
12528  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
12529  */
12530 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
12531 {
12532         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
12533
12534         WARN_ON_ONCE(cpu != smp_processor_id());
12535
12536         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
12537         if (!cpu_active(cpu))
12538                 return;
12539
12540         /*
12541          * Can be set safely without rq->lock held
12542          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
12543          * rq->lock is held during the check and the clear
12544          */
12545         rq->has_blocked_load = 1;
12546
12547         /*
12548          * The tick is still stopped but load could have been added in the
12549          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
12550          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
12551          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
12552          */
12553         if (rq->nohz_tick_stopped)
12554                 goto out;
12555
12556         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
12557         if (on_null_domain(rq))
12558                 return;
12559
12560         rq->nohz_tick_stopped = 1;
12561
12562         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
12563         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
12564
12565         /*
12566          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
12567          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
12568          * and @needs_update stores.
12569          */
12570         smp_mb__after_atomic();
12571
12572         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
12573
12574         WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
12575 out:
12576         /*
12577          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
12578          * enable the periodic update of the load of idle CPUs
12579          */
12580         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
12581 }
12582
12583 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq)
12584 {
12585         unsigned int cpu = rq->cpu;
12586
12587         if (!rq->has_blocked_load)
12588                 return false;
12589
12590         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
12591                 return false;
12592
12593         if (!time_after(jiffies, READ_ONCE(rq->last_blocked_load_update_tick)))
12594                 return true;
12595
12596         sched_balance_update_blocked_averages(cpu);
12597
12598         return rq->has_blocked_load;
12599 }
12600
12601 /*
12602  * Internal function that runs load balance for all idle CPUs. The load balance
12603  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
12604  * tasks movement depending of flags.
12605  */
12606 static void _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags)
12607 {
12608         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
12609         unsigned long now = jiffies;
12610         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
12611         bool has_blocked_load = false;
12612         int update_next_balance = 0;
12613         int this_cpu = this_rq->cpu;
12614         int balance_cpu;
12615         struct rq *rq;
12616
12617         WARN_ON_ONCE((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
12618
12619         /*
12620          * We assume there will be no idle load after this update and clear
12621          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
12622          * set the has_blocked flag and trigger another update of idle load.
12623          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
12624          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
12625          * check the load of an idle cpu.
12626          *
12627          * Same applies to idle_cpus_mask vs needs_update.
12628          */
12629         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
12630                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
12631         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
12632                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 0);
12633
12634         /*
12635          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
12636          * store from nohz_balance_enter_idle().
12637          */
12638         smp_mb();
12639
12640         /*
12641          * Start with the next CPU after this_cpu so we will end with this_cpu and let a
12642          * chance for other idle cpu to pull load.
12643          */
12644         for_each_cpu_wrap(balance_cpu,  nohz.idle_cpus_mask, this_cpu+1) {
12645                 if (!idle_cpu(balance_cpu))
12646                         continue;
12647
12648                 /*
12649                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
12650                  * work being done for other CPUs. Next load
12651                  * balancing owner will pick it up.
12652                  */
12653                 if (!idle_cpu(this_cpu) && need_resched()) {
12654                         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
12655                                 has_blocked_load = true;
12656                         if (flags & NOHZ_NEXT_KICK)
12657                                 WRITE_ONCE(nohz.needs_update, 1);
12658                         goto abort;
12659                 }
12660
12661                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
12662
12663                 if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
12664                         has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq);
12665
12666                 /*
12667                  * If time for next balance is due,
12668                  * do the balance.
12669                  */
12670                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
12671                         struct rq_flags rf;
12672
12673                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
12674                         update_rq_clock(rq);
12675                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
12676
12677                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
12678                                 sched_balance_domains(rq, CPU_IDLE);
12679                 }
12680
12681                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
12682                         next_balance = rq->next_balance;
12683                         update_next_balance = 1;
12684                 }
12685         }
12686
12687         /*
12688          * next_balance will be updated only when there is a need.
12689          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
12690          * updated.
12691          */
12692         if (likely(update_next_balance))
12693                 nohz.next_balance = next_balance;
12694
12695         if (flags & NOHZ_STATS_KICK)
12696                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
12697                            now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
12698
12699 abort:
12700         /* There is still blocked load, enable periodic update */
12701         if (has_blocked_load)
12702                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
12703 }
12704
12705 /*
12706  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
12707  * rebalancing for all the CPUs for whom scheduler ticks are stopped.
12708  */
12709 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
12710 {
12711         unsigned int flags = this_rq->nohz_idle_balance;
12712
12713         if (!flags)
12714                 return false;
12715
12716         this_rq->nohz_idle_balance = 0;
12717
12718         if (idle != CPU_IDLE)
12719                 return false;
12720
12721         _nohz_idle_balance(this_rq, flags);
12722
12723         return true;
12724 }
12725
12726 /*
12727  * Check if we need to directly run the ILB for updating blocked load before
12728  * entering idle state. Here we run ILB directly without issuing IPIs.
12729  *
12730  * Note that when this function is called, the tick may not yet be stopped on
12731  * this CPU yet. nohz.idle_cpus_mask is updated only when tick is stopped and
12732  * cleared on the next busy tick. In other words, nohz.idle_cpus_mask updates
12733  * don't align with CPUs enter/exit idle to avoid bottlenecks due to high idle
12734  * entry/exit rate (usec). So it is possible that _nohz_idle_balance() is
12735  * called from this function on (this) CPU that's not yet in the mask. That's
12736  * OK because the goal of nohz_run_idle_balance() is to run ILB only for
12737  * updating the blocked load of already idle CPUs without waking up one of
12738  * those idle CPUs and outside the preempt disable / IRQ off phase of the local
12739  * cpu about to enter idle, because it can take a long time.
12740  */
12741 void nohz_run_idle_balance(int cpu)
12742 {
12743         unsigned int flags;
12744
12745         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(cpu));
12746
12747         /*
12748          * Update the blocked load only if no SCHED_SOFTIRQ is about to happen
12749          * (i.e. NOHZ_STATS_KICK set) and will do the same.
12750          */
12751         if ((flags == NOHZ_NEWILB_KICK) && !need_resched())
12752                 _nohz_idle_balance(cpu_rq(cpu), NOHZ_STATS_KICK);
12753 }
12754
12755 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
12756 {
12757         int this_cpu = this_rq->cpu;
12758
12759         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
12760         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
12761                 return;
12762
12763         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
12764         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
12765             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
12766                 return;
12767
12768         /*
12769          * Set the need to trigger ILB in order to update blocked load
12770          * before entering idle state.
12771          */
12772         atomic_or(NOHZ_NEWILB_KICK, nohz_flags(this_cpu));
12773 }
12774
12775 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
12776 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
12777
12778 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
12779 {
12780         return false;
12781 }
12782
12783 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
12784 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
12785
12786 /*
12787  * sched_balance_newidle is called by schedule() if this_cpu is about to become
12788  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
12789  *
12790  * Returns:
12791  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
12792  *     0 - failed, no new tasks
12793  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
12794  */
12795 static int sched_balance_newidle(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
12796 {
12797         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
12798         int this_cpu = this_rq->cpu;
12799         int continue_balancing = 1;
12800         u64 t0, t1, curr_cost = 0;
12801         struct sched_domain *sd;
12802         int pulled_task = 0;
12803
12804         update_misfit_status(NULL, this_rq);
12805
12806         /*
12807          * There is a task waiting to run. No need to search for one.
12808          * Return 0; the task will be enqueued when switching to idle.
12809          */
12810         if (this_rq->ttwu_pending)
12811                 return 0;
12812
12813         /*
12814          * We must set idle_stamp _before_ calling sched_balance_rq()
12815          * for CPU_NEWLY_IDLE, such that we measure the this duration
12816          * as idle time.
12817          */
12818         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
12819
12820         /*
12821          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
12822          */
12823         if (!cpu_active(this_cpu))
12824                 return 0;
12825
12826         /*
12827          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
12828          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
12829          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
12830          * re-start the picking loop.
12831          */
12832         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
12833
12834         rcu_read_lock();
12835         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
12836
12837         if (!get_rd_overloaded(this_rq->rd) ||
12838             (sd && this_rq->avg_idle < sd->max_newidle_lb_cost)) {
12839
12840                 if (sd)
12841                         update_next_balance(sd, &next_balance);
12842                 rcu_read_unlock();
12843
12844                 goto out;
12845         }
12846         rcu_read_unlock();
12847
12848         raw_spin_rq_unlock(this_rq);
12849
12850         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
12851         sched_balance_update_blocked_averages(this_cpu);
12852
12853         rcu_read_lock();
12854         for_each_domain(this_cpu, sd) {
12855                 u64 domain_cost;
12856
12857                 update_next_balance(sd, &next_balance);
12858
12859                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost)
12860                         break;
12861
12862                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
12863
12864                         pulled_task = sched_balance_rq(this_cpu, this_rq,
12865                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
12866                                                    &continue_balancing);
12867
12868                         t1 = sched_clock_cpu(this_cpu);
12869                         domain_cost = t1 - t0;
12870                         update_newidle_cost(sd, domain_cost);
12871
12872                         curr_cost += domain_cost;
12873                         t0 = t1;
12874                 }
12875
12876                 /*
12877                  * Stop searching for tasks to pull if there are
12878                  * now runnable tasks on this rq.
12879                  */
12880                 if (pulled_task || !continue_balancing)
12881                         break;
12882         }
12883         rcu_read_unlock();
12884
12885         raw_spin_rq_lock(this_rq);
12886
12887         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
12888                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
12889
12890         /*
12891          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
12892          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
12893          * pretend we pulled a task.
12894          */
12895         if (this_rq->cfs.h_nr_queued && !pulled_task)
12896                 pulled_task = 1;
12897
12898         /* Is there a task of a high priority class? */
12899         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_queued)
12900                 pulled_task = -1;
12901
12902 out:
12903         /* Move the next balance forward */
12904         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
12905                 this_rq->next_balance = next_balance;
12906
12907         if (pulled_task)
12908                 this_rq->idle_stamp = 0;
12909         else
12910                 nohz_newidle_balance(this_rq);
12911
12912         rq_repin_lock(this_rq, rf);
12913
12914         return pulled_task;
12915 }
12916
12917 /*
12918  * This softirq handler is triggered via SCHED_SOFTIRQ from two places:
12919  *
12920  * - directly from the local sched_tick() for periodic load balancing
12921  *
12922  * - indirectly from a remote sched_tick() for NOHZ idle balancing
12923  *   through the SMP cross-call nohz_csd_func()
12924  */
12925 static __latent_entropy void sched_balance_softirq(void)
12926 {
12927         struct rq *this_rq = this_rq();
12928         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance;
12929         /*
12930          * If this CPU has a pending NOHZ_BALANCE_KICK, then do the
12931          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
12932          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* sched_balance_domains to
12933          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
12934          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
12935          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
12936          */
12937         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
12938                 return;
12939
12940         /* normal load balance */
12941         sched_balance_update_blocked_averages(this_rq->cpu);
12942         sched_balance_domains(this_rq, idle);
12943 }
12944
12945 /*
12946  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
12947  */
12948 void sched_balance_trigger(struct rq *rq)
12949 {
12950         /*
12951          * Don't need to rebalance while attached to NULL domain or
12952          * runqueue CPU is not active
12953          */
12954         if (unlikely(on_null_domain(rq) || !cpu_active(cpu_of(rq))))
12955                 return;
12956
12957         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
12958                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
12959
12960         nohz_balancer_kick(rq);
12961 }
12962
12963 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
12964 {
12965         update_sysctl();
12966
12967         update_runtime_enabled(rq);
12968 }
12969
12970 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
12971 {
12972         update_sysctl();
12973
12974         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
12975         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
12976
12977         /* Ensure that we remove rq contribution to group share: */
12978         clear_tg_offline_cfs_rqs(rq);
12979 }
12980
12981 #endif /* CONFIG_SMP */
12982
12983 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
12984 static inline bool
12985 __entity_slice_used(struct sched_entity *se, int min_nr_tasks)
12986 {
12987         u64 rtime = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
12988         u64 slice = se->slice;
12989
12990         return (rtime * min_nr_tasks > slice);
12991 }
12992
12993 #define MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE   2
12994 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
12995 {
12996         if (!sched_core_enabled(rq))
12997                 return;
12998
12999         /*
13000          * If runqueue has only one task which used up its slice and
13001          * if the sibling is forced idle, then trigger schedule to
13002          * give forced idle task a chance.
13003          *
13004          * sched_slice() considers only this active rq and it gets the
13005          * whole slice. But during force idle, we have siblings acting
13006          * like a single runqueue and hence we need to consider runnable
13007          * tasks on this CPU and the forced idle CPU. Ideally, we should
13008          * go through the forced idle rq, but that would be a perf hit.
13009          * We can assume that the forced idle CPU has at least
13010          * MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE - 1 tasks and use that to check
13011          * if we need to give up the CPU.
13012          */
13013         if (rq->core->core_forceidle_count && rq->cfs.nr_queued == 1 &&
13014             __entity_slice_used(&curr->se, MIN_NR_TASKS_DURING_FORCEIDLE))
13015                 resched_curr(rq);
13016 }
13017
13018 /*
13019  * se_fi_update - Update the cfs_rq->min_vruntime_fi in a CFS hierarchy if needed.
13020  */
13021 static void se_fi_update(const struct sched_entity *se, unsigned int fi_seq,
13022                          bool forceidle)
13023 {
13024         for_each_sched_entity(se) {
13025                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
13026
13027                 if (forceidle) {
13028                         if (cfs_rq->forceidle_seq == fi_seq)
13029                                 break;
13030                         cfs_rq->forceidle_seq = fi_seq;
13031                 }
13032
13033                 cfs_rq->min_vruntime_fi = cfs_rq->min_vruntime;
13034         }
13035 }
13036
13037 void task_vruntime_update(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool in_fi)
13038 {
13039         struct sched_entity *se = &p->se;
13040
13041         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
13042                 return;
13043
13044         se_fi_update(se, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
13045 }
13046
13047 bool cfs_prio_less(const struct task_struct *a, const struct task_struct *b,
13048                         bool in_fi)
13049 {
13050         struct rq *rq = task_rq(a);
13051         const struct sched_entity *sea = &a->se;
13052         const struct sched_entity *seb = &b->se;
13053         struct cfs_rq *cfs_rqa;
13054         struct cfs_rq *cfs_rqb;
13055         s64 delta;
13056
13057         WARN_ON_ONCE(task_rq(b)->core != rq->core);
13058
13059 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
13060         /*
13061          * Find an se in the hierarchy for tasks a and b, such that the se's
13062          * are immediate siblings.
13063          */
13064         while (sea->cfs_rq->tg != seb->cfs_rq->tg) {
13065                 int sea_depth = sea->depth;
13066                 int seb_depth = seb->depth;
13067
13068                 if (sea_depth >= seb_depth)
13069                         sea = parent_entity(sea);
13070                 if (sea_depth <= seb_depth)
13071                         seb = parent_entity(seb);
13072         }
13073
13074         se_fi_update(sea, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
13075         se_fi_update(seb, rq->core->core_forceidle_seq, in_fi);
13076
13077         cfs_rqa = sea->cfs_rq;
13078         cfs_rqb = seb->cfs_rq;
13079 #else
13080         cfs_rqa = &task_rq(a)->cfs;
13081         cfs_rqb = &task_rq(b)->cfs;
13082 #endif
13083
13084         /*
13085          * Find delta after normalizing se's vruntime with its cfs_rq's
13086          * min_vruntime_fi, which would have been updated in prior calls
13087          * to se_fi_update().
13088          */
13089         delta = (s64)(sea->vruntime - seb->vruntime) +
13090                 (s64)(cfs_rqb->min_vruntime_fi - cfs_rqa->min_vruntime_fi);
13091
13092         return delta > 0;
13093 }
13094
13095 static int task_is_throttled_fair(struct task_struct *p, int cpu)
13096 {
13097         struct cfs_rq *cfs_rq;
13098
13099 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
13100         cfs_rq = task_group(p)->cfs_rq[cpu];
13101 #else
13102         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
13103 #endif
13104         return throttled_hierarchy(cfs_rq);
13105 }
13106 #else
13107 static inline void task_tick_core(struct rq *rq, struct task_struct *curr) {}
13108 #endif
13109
13110 /*
13111  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
13112  *
13113  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
13114  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
13115  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
13116  * parameters.
13117  */
13118 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
13119 {
13120         struct cfs_rq *cfs_rq;
13121         struct sched_entity *se = &curr->se;
13122
13123         for_each_sched_entity(se) {
13124                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
13125                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
13126         }
13127
13128         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
13129                 task_tick_numa(rq, curr);
13130
13131         update_misfit_status(curr, rq);
13132         check_update_overutilized_status(task_rq(curr));
13133
13134         task_tick_core(rq, curr);
13135 }
13136
13137 /*
13138  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
13139  *  - child not yet on the tasklist
13140  *  - preemption disabled
13141  */
13142 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
13143 {
13144         set_task_max_allowed_capacity(p);
13145 }
13146
13147 /*
13148  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
13149  * the current task.
13150  */
13151 static void
13152 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
13153 {
13154         if (!task_on_rq_queued(p))
13155                 return;
13156
13157         if (rq->cfs.nr_queued == 1)
13158                 return;
13159
13160         /*
13161          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
13162          * our priority decreased, or if we are not currently running on
13163          * this runqueue and our priority is higher than the current's
13164          */
13165         if (task_current_donor(rq, p)) {
13166                 if (p->prio > oldprio)
13167                         resched_curr(rq);
13168         } else
13169                 wakeup_preempt(rq, p, 0);
13170 }
13171
13172 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
13173 /*
13174  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
13175  * visible to the root
13176  */
13177 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
13178 {
13179         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
13180
13181         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
13182                 return;
13183
13184         if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
13185                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
13186
13187         /* Start to propagate at parent */
13188         se = se->parent;
13189
13190         for_each_sched_entity(se) {
13191                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
13192
13193                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
13194
13195                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
13196                         break;
13197
13198                 if (!throttled_hierarchy(cfs_rq))
13199                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
13200         }
13201 }
13202 #else
13203 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
13204 #endif
13205
13206 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
13207 {
13208         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
13209
13210 #ifdef CONFIG_SMP
13211         /*
13212          * In case the task sched_avg hasn't been attached:
13213          * - A forked task which hasn't been woken up by wake_up_new_task().
13214          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() but is
13215          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
13216          */
13217         if (!se->avg.last_update_time)
13218                 return;
13219 #endif
13220
13221         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
13222         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
13223         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
13224         update_tg_load_avg(cfs_rq);
13225         propagate_entity_cfs_rq(se);
13226 }
13227
13228 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
13229 {
13230         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
13231
13232         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
13233         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
13234         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
13235         update_tg_load_avg(cfs_rq);
13236         propagate_entity_cfs_rq(se);
13237 }
13238
13239 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
13240 {
13241         struct sched_entity *se = &p->se;
13242
13243         detach_entity_cfs_rq(se);
13244 }
13245
13246 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
13247 {
13248         struct sched_entity *se = &p->se;
13249
13250         attach_entity_cfs_rq(se);
13251 }
13252
13253 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
13254 {
13255         detach_task_cfs_rq(p);
13256 }
13257
13258 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
13259 {
13260         WARN_ON_ONCE(p->se.sched_delayed);
13261
13262         attach_task_cfs_rq(p);
13263
13264         set_task_max_allowed_capacity(p);
13265
13266         if (task_on_rq_queued(p)) {
13267                 /*
13268                  * We were most likely switched from sched_rt, so
13269                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
13270                  * if we can still preempt the current task.
13271                  */
13272                 if (task_current_donor(rq, p))
13273                         resched_curr(rq);
13274                 else
13275                         wakeup_preempt(rq, p, 0);
13276         }
13277 }
13278
13279 static void __set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
13280 {
13281         struct sched_entity *se = &p->se;
13282
13283 #ifdef CONFIG_SMP
13284         if (task_on_rq_queued(p)) {
13285                 /*
13286                  * Move the next running task to the front of the list, so our
13287                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
13288                  */
13289                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
13290         }
13291 #endif
13292         if (!first)
13293                 return;
13294
13295         WARN_ON_ONCE(se->sched_delayed);
13296
13297         if (hrtick_enabled_fair(rq))
13298                 hrtick_start_fair(rq, p);
13299
13300         update_misfit_status(p, rq);
13301         sched_fair_update_stop_tick(rq, p);
13302 }
13303
13304 /*
13305  * Account for a task changing its policy or group.
13306  *
13307  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
13308  * migrates between groups/classes.
13309  */
13310 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
13311 {
13312         struct sched_entity *se = &p->se;
13313
13314         for_each_sched_entity(se) {
13315                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
13316
13317                 set_next_entity(cfs_rq, se);
13318                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
13319                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
13320         }
13321
13322         __set_next_task_fair(rq, p, first);
13323 }
13324
13325 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
13326 {
13327         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
13328         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
13329 #ifdef CONFIG_SMP
13330         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
13331 #endif
13332 }
13333
13334 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
13335 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p)
13336 {
13337         /*
13338          * We couldn't detach or attach a forked task which
13339          * hasn't been woken up by wake_up_new_task().
13340          */
13341         if (READ_ONCE(p->__state) == TASK_NEW)
13342                 return;
13343
13344         detach_task_cfs_rq(p);
13345
13346 #ifdef CONFIG_SMP
13347         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
13348         p->se.avg.last_update_time = 0;
13349 #endif
13350         set_task_rq(p, task_cpu(p));
13351         attach_task_cfs_rq(p);
13352 }
13353
13354 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
13355 {
13356         int i;
13357
13358         for_each_possible_cpu(i) {
13359                 if (tg->cfs_rq)
13360                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
13361                 if (tg->se)
13362                         kfree(tg->se[i]);
13363         }
13364
13365         kfree(tg->cfs_rq);
13366         kfree(tg->se);
13367 }
13368
13369 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
13370 {
13371         struct sched_entity *se;
13372         struct cfs_rq *cfs_rq;
13373         int i;
13374
13375         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
13376         if (!tg->cfs_rq)
13377                 goto err;
13378         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
13379         if (!tg->se)
13380                 goto err;
13381
13382         tg->shares = NICE_0_LOAD;
13383
13384         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg), tg_cfs_bandwidth(parent));
13385
13386         for_each_possible_cpu(i) {
13387                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
13388                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
13389                 if (!cfs_rq)
13390                         goto err;
13391
13392                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity_stats),
13393                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
13394                 if (!se)
13395                         goto err_free_rq;
13396
13397                 init_cfs_rq(cfs_rq);
13398                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
13399                 init_entity_runnable_average(se);
13400         }
13401
13402         return 1;
13403
13404 err_free_rq:
13405         kfree(cfs_rq);
13406 err:
13407         return 0;
13408 }
13409
13410 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
13411 {
13412         struct sched_entity *se;
13413         struct rq_flags rf;
13414         struct rq *rq;
13415         int i;
13416
13417         for_each_possible_cpu(i) {
13418                 rq = cpu_rq(i);
13419                 se = tg->se[i];
13420                 rq_lock_irq(rq, &rf);
13421                 update_rq_clock(rq);
13422                 attach_entity_cfs_rq(se);
13423                 sync_throttle(tg, i);
13424                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
13425         }
13426 }
13427
13428 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
13429 {
13430         int cpu;
13431
13432         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
13433
13434         for_each_possible_cpu(cpu) {
13435                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
13436                 struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
13437                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
13438
13439                 if (se) {
13440                         if (se->sched_delayed) {
13441                                 guard(rq_lock_irqsave)(rq);
13442                                 if (se->sched_delayed) {
13443                                         update_rq_clock(rq);
13444                                         dequeue_entities(rq, se, DEQUEUE_SLEEP | DEQUEUE_DELAYED);
13445                                 }
13446                                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
13447                         }
13448                         remove_entity_load_avg(se);
13449                 }
13450
13451                 /*
13452                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
13453                  * check on_list without danger of it being re-added.
13454                  */
13455                 if (cfs_rq->on_list) {
13456                         guard(rq_lock_irqsave)(rq);
13457                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
13458                 }
13459         }
13460 }
13461
13462 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
13463                         struct sched_entity *se, int cpu,
13464                         struct sched_entity *parent)
13465 {
13466         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
13467
13468         cfs_rq->tg = tg;
13469         cfs_rq->rq = rq;
13470         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
13471
13472         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
13473         tg->se[cpu] = se;
13474
13475         /* se could be NULL for root_task_group */
13476         if (!se)
13477                 return;
13478
13479         if (!parent) {
13480                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
13481                 se->depth = 0;
13482         } else {
13483                 se->cfs_rq = parent->my_q;
13484                 se->depth = parent->depth + 1;
13485         }
13486
13487         se->my_q = cfs_rq;
13488         /* guarantee group entities always have weight */
13489         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
13490         se->parent = parent;
13491 }
13492
13493 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
13494
13495 static int __sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
13496 {
13497         int i;
13498
13499         lockdep_assert_held(&shares_mutex);
13500
13501         /*
13502          * We can't change the weight of the root cgroup.
13503          */
13504         if (!tg->se[0])
13505                 return -EINVAL;
13506
13507         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
13508
13509         if (tg->shares == shares)
13510                 return 0;
13511
13512         tg->shares = shares;
13513         for_each_possible_cpu(i) {
13514                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
13515                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
13516                 struct rq_flags rf;
13517
13518                 /* Propagate contribution to hierarchy */
13519                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
13520                 update_rq_clock(rq);
13521                 for_each_sched_entity(se) {
13522                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
13523                         update_cfs_group(se);
13524                 }
13525                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
13526         }
13527
13528         return 0;
13529 }
13530
13531 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
13532 {
13533         int ret;
13534
13535         mutex_lock(&shares_mutex);
13536         if (tg_is_idle(tg))
13537                 ret = -EINVAL;
13538         else
13539                 ret = __sched_group_set_shares(tg, shares);
13540         mutex_unlock(&shares_mutex);
13541
13542         return ret;
13543 }
13544
13545 int sched_group_set_idle(struct task_group *tg, long idle)
13546 {
13547         int i;
13548
13549         if (tg == &root_task_group)
13550                 return -EINVAL;
13551
13552         if (idle < 0 || idle > 1)
13553                 return -EINVAL;
13554
13555         mutex_lock(&shares_mutex);
13556
13557         if (tg->idle == idle) {
13558                 mutex_unlock(&shares_mutex);
13559                 return 0;
13560         }
13561
13562         tg->idle = idle;
13563
13564         for_each_possible_cpu(i) {
13565                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
13566                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
13567                 struct cfs_rq *grp_cfs_rq = tg->cfs_rq[i];
13568                 bool was_idle = cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq);
13569                 long idle_task_delta;
13570                 struct rq_flags rf;
13571
13572                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
13573
13574                 grp_cfs_rq->idle = idle;
13575                 if (WARN_ON_ONCE(was_idle == cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq)))
13576                         goto next_cpu;
13577
13578                 idle_task_delta = grp_cfs_rq->h_nr_queued -
13579                                   grp_cfs_rq->h_nr_idle;
13580                 if (!cfs_rq_is_idle(grp_cfs_rq))
13581                         idle_task_delta *= -1;
13582
13583                 for_each_sched_entity(se) {
13584                         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
13585
13586                         if (!se->on_rq)
13587                                 break;
13588
13589                         cfs_rq->h_nr_idle += idle_task_delta;
13590
13591                         /* Already accounted at parent level and above. */
13592                         if (cfs_rq_is_idle(cfs_rq))
13593                                 break;
13594                 }
13595
13596 next_cpu:
13597                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
13598         }
13599
13600         /* Idle groups have minimum weight. */
13601         if (tg_is_idle(tg))
13602                 __sched_group_set_shares(tg, scale_load(WEIGHT_IDLEPRIO));
13603         else
13604                 __sched_group_set_shares(tg, NICE_0_LOAD);
13605
13606         mutex_unlock(&shares_mutex);
13607         return 0;
13608 }
13609
13610 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
13611
13612
13613 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
13614 {
13615         struct sched_entity *se = &task->se;
13616         unsigned int rr_interval = 0;
13617
13618         /*
13619          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
13620          * idle runqueue:
13621          */
13622         if (rq->cfs.load.weight)
13623                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(se->slice);
13624
13625         return rr_interval;
13626 }
13627
13628 /*
13629  * All the scheduling class methods:
13630  */
13631 DEFINE_SCHED_CLASS(fair) = {
13632
13633         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
13634         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
13635         .yield_task             = yield_task_fair,
13636         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
13637
13638         .wakeup_preempt         = check_preempt_wakeup_fair,
13639
13640         .pick_task              = pick_task_fair,
13641         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
13642         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
13643         .set_next_task          = set_next_task_fair,
13644
13645 #ifdef CONFIG_SMP
13646         .balance                = balance_fair,
13647         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
13648         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
13649
13650         .rq_online              = rq_online_fair,
13651         .rq_offline             = rq_offline_fair,
13652
13653         .task_dead              = task_dead_fair,
13654         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_fair,
13655 #endif
13656
13657         .task_tick              = task_tick_fair,
13658         .task_fork              = task_fork_fair,
13659
13660         .reweight_task          = reweight_task_fair,
13661         .prio_changed           = prio_changed_fair,
13662         .switched_from          = switched_from_fair,
13663         .switched_to            = switched_to_fair,
13664
13665         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
13666
13667         .update_curr            = update_curr_fair,
13668
13669 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
13670         .task_change_group      = task_change_group_fair,
13671 #endif
13672
13673 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
13674         .task_is_throttled      = task_is_throttled_fair,
13675 #endif
13676
13677 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
13678         .uclamp_enabled         = 1,
13679 #endif
13680 };
13681
13682 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
13683 {
13684         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
13685
13686         rcu_read_lock();
13687         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
13688                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
13689         rcu_read_unlock();
13690 }
13691
13692 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
13693 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
13694 {
13695         int node;
13696         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
13697         struct numa_group *ng;
13698
13699         rcu_read_lock();
13700         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
13701         for_each_online_node(node) {
13702                 if (p->numa_faults) {
13703                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
13704                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
13705                 }
13706                 if (ng) {
13707                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
13708                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
13709                 }
13710                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
13711         }
13712         rcu_read_unlock();
13713 }
13714 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
13715
13716 __init void init_sched_fair_class(void)
13717 {
13718 #ifdef CONFIG_SMP
13719         int i;
13720
13721         for_each_possible_cpu(i) {
13722                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(load_balance_mask, i), GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
13723                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(select_rq_mask,    i), GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
13724                 zalloc_cpumask_var_node(&per_cpu(should_we_balance_tmpmask, i),
13725                                         GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
13726
13727 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
13728                 INIT_CSD(&cpu_rq(i)->cfsb_csd, __cfsb_csd_unthrottle, cpu_rq(i));
13729                 INIT_LIST_HEAD(&cpu_rq(i)->cfsb_csd_list);
13730 #endif
13731         }
13732
13733         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, sched_balance_softirq);
13734
13735 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
13736         nohz.next_balance = jiffies;
13737         nohz.next_blocked = jiffies;
13738         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
13739 #endif
13740 #endif /* SMP */
13741
13742 }